近年来,随着不可再生化石燃料的日益枯竭,环境污染日益严重,人们对可再生能源的呼声越来越高。可再生的生物质能源在整个能源系统中占有重要的地位,其世界消费总量是仅次于煤炭、石油、天然气,而位居第四位。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,而地球上拥有着丰富的植物资源,因此,是自然界中最丰富的可再生生物能源。要想利用如此丰富的纤维素生物能来解决能源危机问题,就得先把生物能转化为化学能。通常采用化学的方法对生物质材料进行预处理。然而,其具有高成本、高能耗、副产物污染环境等缺点。因此,研究者把更多的焦点集中于能耗低、污染小的基于酶水解的纤维素乙醇的获得,但是生物质原料和预处理中纤维素酶用量成本等一直是阻碍其规模化生产的瓶颈。因此,本研究旨在酶用量较低,生物质转换次数较少的条件下充分利用生物质能源。本研究通过建立二穗短柄草Bd21的高效胚性愈伤组织再生体系,并构建Bd21的叶绿体转基因定点整合与表达载体,再通过农杆菌介导的转化在Bd21中表达β-l,4-endoglucanase(E1)基因,旨在降低基于酶水解的纤维素乙醇发酵预处理的成本,将获得的转E1基因Bd21进行纤维素酶水解预处理最优条件的分析。主要研究结果如下:1.通过实验确定了 Bd21稳定高效的农杆菌介导的转化体系。其中,Bd21胚性愈伤组织最佳继代的时间为20d左右。农杆菌(OD600=0.5)侵染的最佳时间是6～9 min,最佳的潮霉素筛选浓度为250 mg/L。最佳的抗性筛选的次数为两次筛选的方案。2.在获得的35株转基因再生苗中,通过PCR和Southern blot鉴定出3株阳性植株。Western blot实验发现E1基因成功地在三个转化系中表达,纤维素酶E1蛋白分别在转基因株系的叶、茎和种子中表达,但在转化系的根和野生型Bd21中均未检测到其表达。3.对转基因阳性苗中E1的酶活的测定。获得的3株转化苗中均检测到E1的酶活,其中转基因2号植株中纤维素酶E1的酶活最高,达到15,000pmol MU/mg protein/min,不同器官中纤维素酶E1也表现出不同的酶活。叶中的纤维素酶E1的酶活最大,其次是茎和穗中的纤维素酶E1的酶活,根中最小,野生型植株中未检测到纤维素酶E1的酶活。4.根据响应面分析得到最佳的工艺条件:底物浓度为30 g/L,pH值为4.30,温度为54.76℃,过70目的筛子,反应时间为50h。最终计算出转E1基因Bd21中还原糖的得率为35.891±0.67%,接近于理论预测值(38.3123%),而远高于对照组野生型Bd21的还原糖的得率(12.927%)。