木质纤维素是地球上储量最丰富的可再生生物质能源，每年产量约占自然界光合作用生物总产量的60％以上。木质纤维素的成分和结构均较为复杂，其降解主要依靠微生物产生的各种纤维素酶来完成。反刍动物瘤胃是自然界中分解转化天然纤维素效率最高的系统之一，其中生活有大量的降解木质纤维素的微生物菌群。本文的研究对象--居瘤胃解纤维素菌(Cellulosilyticum ruminicola)H1是本实验室分离自青海牦牛瘤胃的一株新的纤维素降解细菌。前期研究发现，菌株H1在滤纸纤维素上连续传代数次后无法生长，只有在纤维素降解产物纤维二糖中培养后方能继续在纤维素中生长，并恢复其纤维素降解活性。这与纤维素酶合成受“代谢产物抑制”的传统认识相悖。本文的研究目的在于证明菌株H1的纤维素酶合成受细胞密度调控，并获得如下研究结果：　　 ⑴以0.5%和0.1%两种纤维二糖浓度培养菌株H1，分别获得其高和低细胞密度的培养物。结果显示，高密度细胞培养物比低密度细胞的内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的比活分别高2.5和4.3倍；在高密度细胞培养物中内切葡聚糖酶基因orf9989和orf4825高表达3倍左右，纤维二糖水解酶基因(orf4820)高表达6倍左右。为了澄清这两类纤维素酶活的差异是底物还是细胞密度所导致，我们还检测了菌株H1在木糖培养物中的酶活和转录水平。结果同纤维二糖的培养物相同，两种酶活和基因转录也是在高细胞密度培养物中显著提高。　　 ⑵为了进一步证明纤维素酶合成受细胞密度调控，我们检测了菌株H1的0.5%纤维二糖培养物在不同生长时期的内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶酶活及其基因表达水平。结果显示，菌株H1的两种纤维素酶酶活及其基因表达水平均在对数末期达到峰值。该实验结果验证了菌株H1的纤维素酶合成受细胞密度调控。　　 ⑶已知细胞密度介导的群感效应是通过细胞产生并分泌到胞外的信号分子实现其调控作用。我们收集了菌株H1对数生长末期的0.5%纤维二糖培养物，经离心去除细胞及过滤除去大分子蛋白质制得高密度细胞培养液。将此处理的培养液加入0.1%纤维二糖的H1培养物中，培养至对数末期时，检测出该低密度细胞培养物的内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶活有显著提高。同时，根据革兰氏阳性细菌的群感效应信号分子多属于寡肽类物质，因此我们用蛋白酶K处理高细胞密度培养液以分解可能的信号肽。结果经蛋白酶K处理的高细胞密度培养液对低细胞密度培养物的内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶活没有促进作用。同样，菌株H1的木糖培养物的高细胞密度培养液也具有同样的促进作用。本实验结果表明菌株H1的高细胞密度培养液具有促进纤维素酶合成的作用，且发挥这种促进作用的物质可能是寡肽，即常见的革兰氏阳性细菌群感效应信号分子。　　 ⑷既然制得的高密度细胞培养液中可能含有革兰氏阳性细菌群感效应信号分子寡肽，因此，我们就通过SDS-PAGE来检测是否有寡肽小分子的存在。结果显示菌株H1的高细胞密度培养液中有含量较低的寡肽类小分子存在，但其功能有待证明。