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纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，每年通过光合作用固定CO2产生超过1011吨的植物干物质，其中大约一半是纤维素。自然界中纤维素的降解主要由微生物完成，5-10％的纤维素被食草动物和食木昆虫肠道内的厌氧微生物降解。与土壤、堆肥和水生环境相比，反刍动物的瘤胃是自然界中高效降解纤维素的厌氧生态系统，其中生活着细菌、真菌、古菌和原虫，这些物种通过协同作用将纤维素降解为乙酸、丙酸、丁酸、CO2和CH4。
本文以牦牛瘤胃微生物为研究对象，通过非培养的分子生态学分析纤维素降解的混合培养物中的细菌组成，并通过分离培养获得其中的纤维素降解相关细菌。结果如下：
1.以牦牛瘤胃内容物为接种物，以纤维素滤纸为唯一碳源和能源，富集到一个降解滤纸的混合培养物。连续传代的混合物传至第四代时达到最高降解速率，1天培养物中的滤纸即被明显分解，培养3天滤纸塌陷变成糊状。滤纸纤维素降解后产生乙酸、琥珀酸和CH4。产物组成说明该培养物中存在纤维素降解菌、发酵代谢细菌和产甲烷菌，该混合物和瘤胃中的纤维素代谢产物基本相似。扫描电子显微镜观察到一种细菌的胞外丝状物质黏附在滤纸纤维素，并且在纤维素上形成的降解孔洞与菌体的形态相似，推测这类菌为纤维素降解菌。
2.构建了第四代混合培养物的16S rDNA文库，共获得49个序列。其中19个序列与已培养细菌的16S rDNA相似性>97％，占总序列的38.8％，它们是Actinomyces ruminicola和Lactobacillus vitulinus；2个古菌的序列与甲烷菌Methanobrevibacter olleyae和Methanobrevibacter ruminantium的16S rDNA相似性分别为99％和98％，占总序列的4.1％；其余的28个序列属于未培养细菌，占总序列的57.1％。这些未培养的序列形成4个独立的系统发育分支，其中3个未培养分支与在其他环境中的黏附在纤维素上的瘤胃细菌的16S rDNA序列相似性>97％，推测这3类微生物可能与纤维素降解相关。
3.通过不同的底物富集培养，利用Hungate滚管技术从混合培养物中分离到10株菌并做进一步的鉴定分析。其中1株为纤维素降解菌菌株H1，2株为产甲烷菌Methanobacterium.formicicum，菌株S2-bT可转化琥珀酸为丙酸，其余的菌株利用碳水化合物或者蛋白类物质。根据分离菌株的生理生化和系统发育学特征的分析，菌株WGT和Ycb08被定义为一个新种，Selenomonas bovis sp.nov.；菌株D3RC-2T和D3RC-2r被定义为新属和新种，Proteiniclasticum ruminis gen.nov.，sp.nov.；菌株S2-bT被定义为新种Tissierella succinavida sp.nov.。但没有从混合物中分离到4个未培养的16S rDNA分支中的菌株。
4.将从混合物中分离到的纤维素降解细菌H1的纤维素酶基因gcd825在大肠杆菌中表达，纯化回收重组蛋白并做酶学性质研究。SDS-PAGE显示该蛋白分子量为99kDa，可降解CMC(羧甲基纤维素)和果胶；重组蛋白Gcd825的两种酶比活力分别是28.24U/mg和15.88U/mg。45℃时对羧甲基纤维素的Km为3.83mg/ml。蛋白Gcd825的最适pH是6，最适反应温度是45℃。在40℃、45℃保温6小时，酶活性保持在90％以上。在pH5.0-7.4、40℃1小时的酶活性保持60％以上。重组蛋白对纤维素有强烈的黏附作用。