目前,石化能源的过度利用给自然环境带来了严重的破坏,比如酸雨、雾霾等气候灾害越来越严重。同时,石化能源作为一类不可再生的资源,随着大规模的开采和应用,其存量也日益减少。因此,寻找和利用一种环境友好的可再生能源作为石化原料的替代型能源变的尤其重要。生物质是已知规模最为丰富的可再生资源,其来源特别广泛,包括农作物秸秆、林业废弃物、农业废弃物等。在生物质的复杂结构组成中,木质纤维素是其最主要的成分,可占到生物质干重的60%以上。当前,以木质纤维素为原料的生物炼制技术取得了较为快速的发展,并延伸生产出了较多种类的大宗化学品,如燃料乙醇、丁醇等。在这些可大规模获取的生物质资源中,牛粪是养殖产业中最主要的废弃物,也是生物炼制产业中一种纤维素含量比较丰富的重要原料。目前,牛粪主要的应用还主要集中于沼气的厌氧发酵生产,以及有机肥的简单利用。牛粪的这些简单应用过程并没有充分体现其应有的应用价值。本论文结合当前对生物能源的重大需求,着重研究了牛粪在纤维素酶的诱导和木质纤维素乙醇生产上的应用潜力。由于在木质纤维素乙醇生产的过程中,纤维素酶解是将木质纤维素原料降解为可发酵糖最为关键的一步。因此,纤维素酶的高效生产对降低木质纤维素生物质的生物炼制成本存在显著的影响。本研究论文主要集中于牛粪诱导草酸青霉纤维素酶的表达、牛粪燃料乙醇的生产和草酸青霉高产纤维素酶菌株构建等生物过程。主要的研究结果如下:一:牛粪对草酸青霉纤维素酶表达的诱导将产沼气前后的牛粪依次替换产酶培养基中的脱木素木糖渣,配制成产沼气前的牛粪培养基和产沼气后的牛粪培养基,并与实验室已有的产酶培养基对照分析。利用草酸青霉野生菌株114-2及其基因工程菌RE-8、RE-10、RBB1-10,测试牛粪对菌株诱导表达纤维素酶的效能。酶活测定结果显示,以产沼气前后的牛粪为主要原料配制的培养基对草酸青霉纤维素酶的表达均具有较明显的诱导作用。二:草酸青霉纤维素酶对牛粪乙醇发酵的影响分别以玉米秸秆、产沼气前的牛粪、产沼气后牛粪为主要原料进行水解,并将水解液作为酿酒酵母的发酵培养基,进行纤维素乙醇的生产。结果显示,商业纤维素酶SN-1(草酸青霉生产)、草酸青霉RBB1-10纤维素酶、以及两种纤维素酶的混合酶三种纤维素酶系中,使用商业纤维素酶SN-1水解木质纤维素原料产糖并进而生产乙醇的转化率较好。其中,玉米秸秆、产沼气前牛粪、产沼气后牛粪的乙醇得率分别是67.49%、65.70%、49.02%。三:草酸青霉纤维素酶分批水解牛粪发酵生产乙醇经过预处理后的木质纤维素原料分批水解发酵可以有效提高乙醇的产量和得率。当预处理后的水解底物终浓度为15%时,单批水解发酵和分批水解发酵中玉米秸秆的乙醇产量分别是45.49 g/L、44.59 g/L;产沼气前牛粪的乙醇产量分别是18.76g/L、22.29g/L;产沼气后牛粪的乙醇产量分别是8.12g/L、15.8g/L;单批水解发酵和分批水解发酵中玉米秸秆的乙醇转化率分别是68.82%、67.46%;产沼气前牛粪的乙醇转化率分别是43.39%、51.55%;产沼气后牛粪的乙醇得率分别是21.11%、41.08%。乙醇的产量和得率都有了明显的提升。四:终止子对草酸青霉纤维素酶调控因子功能的影响基因表达模块中的启动子和终止子区是影响纤维素酶基因表达活性的重要因素。尤其具对基因表达强度提高有促进作用的高活性终止子的筛选和特性分析少有报道。为构建更高表达活性的纤维素酶基因表达模块,本研究中,根据草酸青霉多种条件下的转录组分析,分别筛选并获得到了2个(TD、TegI)、5个(TbglII、TcbhI、TD、TegI、TGpdA)终止子。对纤维素酶关键激活因子编码基因clrB、xlnR重组表达的验证分析,发现重组菌株YC-1的FPA酶活达到1.55 U/mL,是出发菌株的8.56倍。同时,菌株G-75中cbhI终止子区在xlnR表达盒中的应用使其FPA酶活相比出发菌株提高了10%。