木质纤维素是地球上最大的的可再生生物能源，其高效循环利用将有效缓解日益严重的能源资源危机。其生物降解主要由微生物产生的各种多糖降解酶完成。相对于对微生物产生的各种木质纤维素酶生化特征的认识，人们对微生物合成纤维素酶的调控的了解却较少，而且主要集中于真菌。　　我们实验室前期从牦牛瘤胃中分离到一株新的、厌氧纤维素降解细菌-居瘤胃解纤维细菌（Cellulosilyticum ruminicola）H1。其基因组信息和酶谱分析显示，菌株H1主要产生真菌样的自由酶，而不是其他厌氧细菌使用的纤维素酶复合体-纤维小体来降解纤维素。前期研究发现，菌株H1无法在纤维素上连续传代培养，而需隔代在纤维二糖中培养后方可继续在纤维素上生长，暗示纤维素酶的表达需要纤维二糖的诱导或受群感效应的调控。另外，菌株H1编码三个阿魏酸酯酶并具有高的酶活，对木质纤维素的降解有促进作用，但是其诱导调控还不清楚。　　本论文针对上述问题，采用转录组学手段，分析菌株H1在不同浓度的纤维二糖、滤纸纤维素和木聚糖培养物的多糖降解酶及其相关代谢基因的表达差异，并根据不同底物培养物的纤维素降解酶谱、酶活、及代谢产物差异，阐明诱导纤维素酶合成和代谢途径改变的物质及其机制。研究结果如下:　　1、菌株H1（半）纤维素酶受底物诱导，纤维素降解产物纤维二糖对纤维素酶的诱导具有浓度依赖性。转录组和酶谱分析发现，在纤维二糖底物上，菌株H1的纤维素酶在不同生长时期的表达量相当，说明纤维素酶的表达不受生长时期的调控。几乎所有的木质纤维素酶基因在纤维素和木聚糖培养物中上调表达，说明纤维素酶受底物诱导表达。同时我们发现，纤维素还可以诱导半纤维素木聚糖酶和甘露聚糖酶基因的表达。纤维素酶和半纤维素酶基因在滤纸上的表达量高于0.5％的纤维二糖底物，这说明木质纤维素酶的表达受纤维素诱导，却受纤维二糖抑制。为了解释不溶性的滤纸纤维素如何诱导细菌的纤维素酶基因表达，我们采用0.05％和0.5％纤维二糖及短链糊精培养菌株H1，结果发现0.05％的纤维二糖能够诱导纤维素外切酶和部分内切酶的表达，而且0.05％纤维二糖培养物上清的酶活也比0.5％纤维二糖培养物的高约3倍。而0.5％纤维二糖培养物中的纤维素酶基因不仅下调表达，而其纤维素酶活也大幅降低。这说明纤维素降解的直接产物纤维二糖对菌株H1纤维素酶的合成具有浓度依赖的调控作用。丙酮酸甲酸裂解酶(pyruvate formate-lyase，PFL)普遍存在于梭菌中，能将丙酮酸裂解为甲酸和乙酰辅酶A并产生一分子ATP。纤维素能够诱导菌株H1pfl基因上调表达，并且HPLC检测到滤纸培养物中的甲酸和乙酸产量显著高于纤维二糖培养物。在滤纸底物中添加低浓度的纤维二糖以后，甲酸和乙酸的产量下降为原来的一半，说明纤维二糖抑制PFL的表达。因此纤维素底物除了诱导纤维素酶的表达，还可以诱导菌株H1启动高效产生ATP的途径。　　2、发现菌株H1在滤纸纤维素培养物中产生纤维小体样的纤维素酶复合体。一个注释为纤维小体脚手架蛋白前体的基因(Crum_1558)上调表达，与前期研究观察到菌株H1在纤维素上生长时表面形成凸起颗粒相吻合。而且利用微晶纤维素，我们吸附到一个包含多种纤维素酶、半纤维酶以及纤维小体脚手架蛋白前体“复合体”，该复合体具有纤维素和半纤维素酶活。　　3、菌株H1的阿魏酸酯酶FaeⅠ基因受木聚糖的诱导。木聚糖底物上，FaeⅠ的表达量比纤维二糖底物上调18倍。通过EMSA和大肠杆菌荧光报告系统证明，faeⅠ基因的表达受与其共用启动子间隔序列的反向转录AraC家族蛋白FaeR的激活。faeⅠ基因有134nt的5UTR。FaeR结合在faeⅠ启动子上游0-12nt和35nt-45nt处。5-RACE检测到faeⅠ和faeR间隔序列存在一个sRNA，该sRNA与faeⅠ反向互补。荧光报告系统实验证实sRNA能够上调faeⅠ表达。该sRNA只在木聚糖培养物中表达，推测是响应木聚糖诱导faeⅠ的表达的因子。　　4、鉴定了菌株H1的agr群感效应系统。该系统由四个基因构成一个操纵子，其中的双组份调控蛋白AgrC调控整个操纵子的表达;随细胞密度的增加，信号分子合成基因（agrB）的表达上调表达。但由于菌株H1产大量胞外多糖以及群感效应信号分子的产量极低，我们没能够分离得到该群感效应系统的信号分子。同时，异源表达信号分子和化学合成信号分子的尝试也未成功，因此该agr系统的作用和其调控机制还需要进一步的研究。