随着石油和其他化石能源的日趋枯竭和全球对温室气体排放引发的气候变化问题的关注，开发新能源成为世界能源发展的主旋律。利用木质纤维素制取燃料乙醇是获取廉价、清洁、可再生能源的重要手段，对缓解能源和粮食危机，减少环境污染具有重要的现实意义。木糖发酵是木质纤维素资源生产乙醇关键技术环节之一。为获得良好的木糖发酵菌种，本研究从腐烂玉米秸秆样品中，通过木糖平板、TTC显色、杜氏管发酵初筛以及摇瓶液体发酵测定乙醇含量复筛，得到一株产乙醇较高的菌株 cs-28，该菌株不但能进行木糖发酵，同时也能利用葡萄糖、羧甲基纤维素钠和玉米秸秆为碳源发酵产生乙醇，是利用木质纤维原料生物转化乙醇的优良菌种。经形态学和分子生物学鉴定其为尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）。该菌种已保存于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为 CCTCC NO：M209040。　　培养条件及培养基组分对尖孢镰刀菌（F. oxysporum）发酵木糖产乙醇影响很大。采用单因子实验及 Box-Behnken中心组合设计和响应面分析法，建立了尖孢镰刀菌（F. oxysporum）乙醇产量与木糖、大豆粉和K2HPO4之间的二次多项式回归模型，得到木糖最适产乙醇的培养基组成为木糖20.725g/L，大豆粉10.29g/L，K2HPO42.785g/L，NaNO32g/L，MnSO40.02g/L，CuSO4?5H2O0.04g/L，KH2PO40.2g/L，CaCl2·2H2O0.1g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L。最适发酵条件：pH值为6.0，装瓶量为50mL/100mL三角瓶，30℃静止培养。木糖和葡萄糖混合糖发酵表明：尖孢镰刀菌（F. oxysporum）优先利用葡萄糖，而后利用木糖，存在葡萄糖效应。　　为了进一步提高尖孢镰刀菌（F. oxysporum）的乙醇产量，分别克隆了酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和树干毕赤酵母（Pichia stipitis）的转醛醇酶基因tal，以质粒 pCAMBIA1301为骨架分别构建了真菌表达载体 pCAM-Sctal和pCAM-Pstal。应用根癌农杆菌转化法将其分别转入尖孢镰刀菌（F. oxysporum）cs-28，转化子经Southern blot分析、实时定量PCR检测以及转醛醇酶活性测定，获得了遗传稳定的转醛醇酶过表达转化子 cs28pCAM-Sctal和cs28pCAM-Pstal。发酵结果显示：与野生型菌株 cs-28相比，利用木糖和葡萄糖发酵时，转化子cs28pCAM-Sctal的乙醇产量分别提高了7.35％和8.87%，为6.25g/L和8.89g/L；cs28pCAM-Pstal的乙醇产量分别提高了11.71%和8.39%，为6.50g/L和8.46g/L。转醛醇酶基因的过量表达减少了中间代谢产物的积累，增强尖孢镰刀菌（F. oxysporum）的木糖代谢能力，从而提高了乙醇产量。　　乙醛脱氢酶（ALDH）是将乙醛转化成乙酸的关键酶。尖孢镰刀菌（F.oxysporum）乙醇合成代谢过程中，乙酸为主要副产物。为减少尖孢镰刀菌（F. oxysporum）发酵过程中乙酸的产生，本研究应用代谢工程策略，敲除尖孢镰刀菌（F. oxysporum）中的乙醛脱氢酶基因（aldh），改变其代谢流来提高乙醇产量。以转醛醇酶基因（pstal）表达尖孢镰刀菌（F. oxysporum）cs28pCAM-Pstal为出发菌株，从质粒 pCSN43及尖孢镰刀菌（F. oxysporum）基因组中克隆了具有潮霉素抗性的表达盒和乙醛脱氢酶基因aldh（注册号为FJ751634），应用正负双向筛选载体质粒pPZPtk8.10构建了aldh基因敲除载体pPZP-HYG-ALDH。利用根癌农杆菌介导法将pPZP-HYG-ALDH转入尖孢镰刀菌（F. oxysporum）cs28pCAM-Pstal中，获得了 aldh基因突变菌株 cs28pCAM-Pstal-?aldh。木糖和葡萄糖发酵试验表明：与野生型菌株 cs-28相比，突变株乙酸合成量降低了39.55%和23.10%，为3.01g/L和3.50g/L；乙醇最高得率提高了34.63%和16.93%，为0.39g/g和0.46g/g，分别达到了理论值的85%和89.71%。阻断或削弱乙醛至乙酸代谢流不但能降低发酵副产物乙酸含量，同时也增强乙醇合成代谢流。