天然木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素构成,结构复杂、性质稳定,生物降解过程周期长,降解效率低。为了研究天然木质纤维素在自然条件下的降解情况,以未经过预处理的甘蔗渣为底物,以甘蔗渣自然降解以及甘蔗渣与不同气候和植被类型森林土壤富集培养中的微生物作为研究对象,通过测定甘蔗渣降解过程中不同时期的纤维素酶和木聚糖酶活性变化情况,了解甘蔗渣的降解过程的酶活变化规律并对其进行评价分析,为后续的宏基因组学和宏蛋白质组学研究提供理论依据。在甘蔗渣自然降解过程中,随着降解的进行微生物纤维素酶和木聚糖酶的酶逐渐升高,从第42天开始一直到第120天,纤维素酶酶活和木聚糖酶酶活保持稳定并处在较高水平。因此选取经45天降解培养的甘蔗渣样品作为后续宏基因组学和宏蛋白质组学的研究时间点。在土壤富集培养中,甘蔗渣降解速度明显快于自然降解,四个样品微生物纤维素酶酶活和木聚糖酶酶活在21天左右达到平衡,随后分别达到最高值并在富集50天左右开始下降,其中土样样品XG具有最高的酶活活性并维持较长时间。所以在后续的研究木质纤维素降解过程中微生物与酶系变化演替中,选择土壤XG作为研究对象。本文首先运用宏基因组学和宏蛋白质组学研究策略,解析了参与甘蔗渣自然降解过程的微生物及其酶系的组成和结构。在宏基因组学研究中,提取甘蔗渣滓降解样品总基因组DNA,通过高通量测序、组装,基因预测和功能注释(CAZy)共预测755个参与糖类代谢的糖苷水解酶家族基因(GH),包括纤维素酶,木聚糖酶,淀粉酶等。进而,从自然降解甘蔗渣样品中提取了总蛋白,通过iTRAQ技术,共鉴定得到26011个肽段,经过简约装配并去除杂质蛋白之后共得到2004个蛋白质,其中包括124个参与天然木质纤维素降解的酶,这些酶绝大多数是来自以子囊菌门(Ascomycota)真菌,表明在木质纤维素降解过程中真菌是主要的参与者。本研究阐释了在自然条件下天然木质纤维素降解过程初期的微生物及其酶系的组成和结构。随着研究的继续深入,最终将会揭示天然木质纤维素降解的微生物体系及其复合酶系,并详细阐释其降解过程。