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竹笋壳是农产品加工行业的副产品,产量大、价值低,处理不好会造成严重的环境污染。竹笋壳中纤维素和半纤维素含量达70%以上,将竹笋壳通过生物转化的方式炼制成其它类型的生物制品,具有理论可行性。衣藻属于单细胞植物,衣藻细胞代谢产生的多糖、甘油三脂、蛋白质、色素等产物可以应用于食品、医药、基因工程、生物质燃料等领域,目前制约微藻产业化应用的一个重要因素就是衣藻的培养成本。乙酸是培养衣藻的最优碳源,利用纯乙酸规模化培养衣藻,成本高昂,限制了衣藻在生物质转化领域的应用。本论文基于竹笋壳的资源化利用和开发衣藻廉价新碳源的目的,分离筛选高产纤维素酶的黑曲霉菌株,分解竹笋壳的纤维素;利用平菇分解竹笋壳中的木质素,提高纤维素的降解效率;将黑曲霉和平菇共培养分解竹笋壳,获得竹笋壳水解液,经再次糖化、大肠杆菌厌氧发酵,获得酸化的糖化液,用于衣藻细胞的培养;利用转录组学方法,明确衣藻在单乙酸碳源培养基和竹笋壳水解液中生长时差别表达的基因及其可能的机制。本论文的研究,将竹笋壳资源化利用耦合微藻生物质生产,具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。具体内容如下:1.竹笋壳降解菌的筛选及其产纤维素酶性质研究。通过初筛和复筛,获得1株竹笋壳分解菌株,经形态学和18S rRNA序列分析鉴定,该菌株属于黑曲霉,被命名为Aspergillus niger N3。通过单因素实验和响应面设计优化A.niger N3发酵产纤维素酶条件,得出A.niger N3以竹笋壳粉为碳源液态发酵产纤维素酶的培养基配方为:竹笋壳粉10.0 g,酵母粉2.0 g,KH2PO4 1.0 g,MgSO4·7H2O 0.5 g,蒸馏水1000 m L;最适发酵条件为起始pH 6.42、培养温度33.8℃、培养时间96 h。以该优化结果进行验证实验,A.niger N3所产CMCase酶活为5.92 U/m L,比优化前提高了7.4%。2.平菇预处理竹笋壳的增效机理。从市售平菇中分离纯化到一株漆酶活力较高的平菇菌株,分别考察了碳源、氮源和诱导剂对该菌株产漆酶的影响,结果表明,竹笋壳中添加适量有机氮源有利于平菇菌丝的生长,麸皮可作为辅助碳源和漆酶诱导剂应用于平菇预处理竹笋壳。平菇预处理实验结果表明,平菇菌丝的生长可以有效地破坏天然竹笋壳纤维致密的抗性结构;经平菇预处理后的竹笋壳诱导黑曲霉产纤维素酶的效果显著增强,综合分析结果表明,这种增强效应源自一种水溶性的木质素衍生物,该发现为首次报道。3.竹笋壳生物降解培养莱茵衣藻条件优化。构建了平菇和黑曲霉共培养降解竹笋壳的培养模式;通过响应面的PB实验和Box-Behnken设计优化了麸皮、酵母粉和KH2PO4在竹笋壳分解过程中的用量分别为2.26%、0.47%和0.46%,验证实验结果表明竹笋壳的最大降解率为34.14%。运用响应面设计优化了竹笋壳水解液糖化实验参数,构建的响应面模型预测最佳糖化条件为反应温度61.99℃、体系pH 5.35、补充竹笋壳7.55 g/L,获得的糖化液中还原糖浓度最高为3.517 mg/mL,验证实验表明糖化液的还原糖浓度为3.77 mg/mL。为了适应莱茵衣藻生长的营养需求,竹笋壳糖化液浓缩2倍后经大肠杆菌（Escherichia coli）DH5α厌氧发酵转化成乙酸含量为0.74 mg/m L,还原糖含量为3.41 mg/m L的竹笋壳水解酸化液,以该水解液培养莱茵衣藻,在混合营养模式下衣藻细胞的最大生长率为2.71±0.06 d-1,积累的生物量最高值为201.9±9.3 mg L-1,衣藻细胞中总糖和总脂的含量可达44.3%和18.7%。4.莱茵衣藻21gr（cc1690）菌株在竹笋壳水解酸化液中生长代谢的转录组学研究。转录组测序结果发现了126个新基因,其中10个基因注释到COG,28个注释到GO,7个注释到KEGG,11个注释到Swiss-Prot,83个注释到NR。转录组数据分析发现了606个差异表达基因,其中230个基因上调,376个基因下调;COG注释结果表明,差异基因主要与能量产生转化、氨基酸和碳水化合物的运输代谢、DNA复制、信号传导机制、无机离子运输和代谢有关;注释到KEGG的差异基因有47个,主要参与27条代谢路径。基于转录组实验结果,对其中与能量和葡萄糖代谢有关的15种酶蛋白基因进行荧光定量PCR验证分析,结果表明在竹笋壳水解酸化液中生长时莱茵衣藻编码与葡萄糖合成以及其它产能大分子水解有关酶的基因表达量明显降低。这种形式的基因下调表达有利于衣藻细胞内积累更多的多糖化合物。