随着经济和社会的快速发展,一次能源的使用日益增加,为了应对未来的能源枯竭问题,开发新型清洁可再生能源成为当今研究重点。生物沼气技术已经应用到工业生产中。然而秸秆的预处理技术一直制约秸秆资沼气发酵工业化的发展,因此开发秸秆的预处理技术是当今秸秆资源化利用的研究重点之一,生物预处理技术具有操作条件简单、不产生二次污染以及成本低等优势,适合当今时代的可持续发展观。本研究采用基因组重排育种技术,以期得到能够高效降解木质纤维素的强化菌株,并且优化了预处理工艺条件,进行了厌氧沼气发酵试验。主要内容如下:1.为了提高拟康氏木霉和黄孢原毛平革菌的产酶能力和获得多样的基因组重排亲本菌株,采用常温常压等离子体（ARTP）和硫酸二乙酯（DES）两种诱变因素,分别对原始菌株进行复合诱变,确定了拟康氏木霉复合诱变条件为ARTP照射时间110s,DES浓度0.8%;黄孢原毛平革菌复合诱变条件为ARTP照射时间60 s,DES浓度0.6%;以刚果红透明圈法快速筛选拟康氏木霉突变菌株,并经过测定纤维素酶活,最终得到3株产酶能力较高的突变菌株,分别为TPAD-6、TPAD-55、TPAD-56,作为基因组重排的第一代亲本菌株;以苯胺蓝脱色圈法和愈创木酚显色圈法相结合快速筛选黄孢原毛平革菌突变菌株,并经过测定木质素酶活,最终得到4株产酶能力较高的突变菌株,分别为PCAD-19、PCAD-26、PCAD-43、PCAD-83,作为基因组重排的第一代亲本菌株。2.分别研究了拟康氏木霉和黄孢原毛平革菌的原生质体制备与再生条件。确定了拟康氏木霉原生质体制备与再生条件为:菌龄36 h、原生质体形成稳渗剂0.7 mol/L Na Cl、蜗牛酶浓度20 mg/m L、原生质体再生稳渗剂0.6 mol/L蔗糖;黄孢原毛平革菌原生质体制备与再生条件为:菌龄20 h、原生质体形成稳渗剂0.6 mol/L Mg SO4、溶壁酶浓度10 mg/m L、原生质体再生稳渗剂0.6 mol/L蔗糖。并且分别研究了拟康氏木霉和黄孢原毛平革菌的原生质体紫外灭活、热灭活条件。确定了拟康氏木霉原生质体灭活条件为:紫外线照射40 min,50℃水浴50 min;确定了黄孢原毛平革菌原生质体灭活条件为:紫外线照射30 min,50℃水浴40 min。并确定了最佳原生质体融合条件为:温度35℃、PEG含量35%、融合时间10 min、Ca Cl2浓度10 mmo L/L。通过两轮的基因组重排,并进行了遗传稳定性检测,最终得到高产纤维素酶融合子TR2-35,其滤纸酶活为2.45 U/m L,较原始菌株提高了226%;高产木质素酶融合子PR2-24,其木质素过氧化物酶活、锰过氧化物酶活、漆酶酶活分别为11.34 U/m L、88.35 U/m L、10.82 U/m L,分别较原始菌株提高了181%、171%、203%。3.为了确定高产菌株预处理最佳条件,本研究通过正交试验确定了预处理最佳条件为:初始p H值为6.0、玉米秸秆含量为2.0%、TR2-35孢子液接种量1.0%、PR2-24孢子液接种量0.5%,在此条件下对秸秆预处理7 d,秸秆失重率为48.67%,较接种原始菌株提高了84.70%。通过对预处理发酵料液的定时检测,确定了最佳的预处理时间,即经过高产菌株处理第8 d时,最适合进行沼气发酵,此时发酵液的p H值为6.8,适合厌氧产甲烷菌的生长;发酵液中的COD含量达到最高,为10080 mg/L,秸秆及其成分也都达到降解的高峰,最适合厌氧沼气发酵。通过设计1 L的厌氧发酵排水集气装置,有效反应体积800 m L,进行沼气发酵,经过高产菌株预处理组的最大日产气量较和最大日甲烷含量,分别较未预处理组提高了90.43%、21.36%,其最大日产气量较未预处理组提前了4 d。经过20 d沼气发酵,高产菌株预处理组的总产气量和总甲烷量为6083 m L、4316 m L分别较未预处理组提高了61.14%、93.63%。结果表明,通过高产菌株预处理的玉米秸秆,能够有效提升沼气产量,缩短发酵时间,具有一定的经济价值。