纤维素是地球上含量最丰富的有机质，以此原料生产生物乙醇和生物化学品过程中，纤维素的水解是关键的限制步骤。自然界纤维素的降解主要由微生物分泌的各种多糖降解酶完成。因此纤维素降解菌如何感应（半）纤维素底物而产生高水平的水解酶，是应用微生物水解纤维素的关键科学问题。普遍认为微生物的纤维素酶合成受底物纤维素的诱导，而降解直接产物纤维二糖反馈抑制降解。但在真菌合成纤维素酶的研究中发现，低浓度的纤维二糖诱导纤维素酶合成，高浓度时则抑制纤维素酶合成。实验室前期完成了分离于青海牦牛瘤胃的一株新的纤维素降解细菌瘤胃解纤维素菌(Cellulosilyticumruminicola) H1的基因组和纤维素酶组成，发现该菌并不以其他厌氧细菌使用的纤维素酶复合体纤维小体降解纤维素，而是使用与真菌相似的自由酶。另外，该菌无法在纤维素上连续传代培养，而需隔代以纤维二糖培养后方可继续在纤维素上生长，暗示具有与真菌相似的纤维素酶调控合成方式。　　本研究主要内容包括：⑴建立了菌株H1RNA高效提取方法，获得纤维素和纤维二糖的差异转录组数据。菌株H1的滤纸培养物细胞量低，且细胞紧密黏附在滤纸上，很难获得RNA。通过摸索多种适宜的RNA提取方法，我们利用研钵、液氮速冻以及TRIzol(@)Reagent破碎菌体方法，获得了高质量的RNA，满足转录组分析的要求。进而获得菌株H1以纤维二糖为碳源的对数早和末期，及滤纸纤维素培养物的转录组数据。⑵获得滤纸纤维素诱导的菌株H1的多糖降解酶代谢基因谱，结合生化实验阐明该菌产生多糖降解酶的种类及特征。菌株H1在纤维二糖不同生长时期的培养物中的纤维素酶基因的表达量无明显差异，说明这类酶基因的表达不依赖生长时期。与纤维二糖培养物相比，纤维素酶基因及一些半纤维素酶，尤其甘露聚糖酶基因，在滤纸纤维素上显著上调表达。同时利用酸溶胀纤维素吸附到滤纸培养物中的纤维素酶及甘露聚糖酶。表明纤维素酶受纤维素诱导表达，此外，纤维素也诱导甘露聚糖酶的表达。后者属于非底物诱导表达，机理尚不清楚。⑶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。根据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，本实验利用纤维素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等的复合体，具有纤维素和半纤维素酶活。扫描电镜观察到菌株H1的滤纸培养物细胞表面遍布类似颗粒状突起。暗示纤维素诱导菌株H1产生纤维小体样的多糖降解酶复合体。而前期在玉米芯（以半纤维素为主）培养物中没有发现此复合体。⑷纤维素诱导菌株H1的发酵代谢途径改变。转录组结果显示，菌株H1滤纸培养物中丙酮酸甲酸裂解酶(pyruvate formate-lyase，PFL)显著上调表达。而且在纤维素吸附的蛋白中也包括这条途径的关键酶。HPLC确实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。另外，纤维素培养物中PFL转录本水平最高。根据PFL的激活酶采用氨基酸自由基激活原酶，而不消耗氧化还原当量(如NADH)，推测纤维素特异诱导利用自由基作为能量的途径，赋予细菌利用难降解物质获得能量的能力。