燃料乙醇是目前重点发展的新型可再生能源，用于燃料乙醇生产的原料主要是以玉米、薯类为主的淀粉质原料和以秸秆为主的木质纤维素类原料，然而淀粉类原料的生产存在“与人争粮，与粮争地”的问题，特别是对于缺少耕地资源的中国来说，耕地面积的减少将对粮食产量、社会稳定及经济发展造成深远的影响;纤维素类原料由于自身的特点，必须首先对木质纤维素原料进行预处理才能将其有效糖化利用，但目前缺乏经济有效的预处理手段，并且水解纤维素原料的酶制剂成本高昂，成为阻碍纤维素原料大规模应用于燃料乙醇生产的主要因素。因此开发一种新的适用于燃料乙醇生产原料及相关配套技术，是保证燃料乙醇产业发展的关键。浮萍作为一种水生植物，它具有培养条件要求低、生长迅速、生物质产量高、淀粉含量高等特点，具有成为用于燃料乙醇生产的新型原料的潜力。本文以常见的浮萍品种——少根紫萍为原料进行乙醇发酵，进行了少根紫萍发酵预处理技术的探索并对适合的预处理参数进行优化，培养高淀粉少根紫萍发酵获得较高浓度乙醇并对发酵进行放大，还利用多糖芯片技术对预处理过程发酵醪粘度降低现象进行了分析。另外，耐高温酵母的选育对实现燃料乙醇生产中同步糖化发酵工艺有重要意义，本文以实时荧光定量PCR技术对40℃高温发酵过程中酵母相关重要基因表达变化进行了分析，为选育耐高温酵母提供必要的参考。　　 采用少根紫萍为原料，对其进行乙醇发酵及预处理工艺的研究。结果表明，通过木聚糖酶、纤维素酶及果胶酶预处理后其发酵状况有明显改善，乙醇浓度随着料水比增加而提高，发酵效率90％以上。料水比1:4时果胶酶预处理后能获得2.61％w/w的乙醇，发酵醪粘度降低了56.65％。通过HPLC分析显示，果胶酶预处理后底物中还原糖释放量较对照明显增加;荧光显微镜分析显示预处理后发酵醪中淀粉颗粒的形态较对照有明显的变化。推测酶预处理改善了底物中淀粉水解状况，从而提高乙醇发酵效率及乙醇浓度。　　 果胶酶预处理可提高少根紫萍乙醇发酵效率。为提高预处理后葡萄糖产量进而提高发酵后乙醇浓度，对果胶酶预处理工艺进行响应面优化。以Box-Behnkendesign考察酶预处理温度，预处理时间及果胶酶量对少根紫萍发酵醪中葡萄糖产量的影响，构建多元二次回归方程，方差分析显示回归模型高度显著，R2为0.9711，并且其失拟项不显著，表明葡萄糖产量的预测值与实验值一致性较好，所得的多元二次回归方程可以用来预测酶预处理后葡萄糖的产量。对方程求解获得最佳预处理条件为:温度45℃，预处理时间300min，果胶酶酶量26.54PECTU/g。验证实验表明，葡萄糖产量为218.64±3.10mg/g干重，相对于对照提高了142％。发酵实验表明，发酵后可获得3.08％w/w的乙醇，较对照提高了29.41％，发酵强度为2.20g/kg/h。另外，对少根紫萍进行淀粉积累实验，在寡营养条件下，经过49d培养，淀粉含量从6.54％提高到45％，提高了5.93倍。以优化后果胶酶预处理条件进行预处理并进行摇瓶发酵，得到5.93％w/w乙醇，充分说明提高浮萍发酵醪中可发酵糖浓度是提高发酵后乙醇浓度的有效方法。5L发酵罐放大实验结果为发酵20h得到5.98％w/w乙醇，发酵强度为2.99g/kg/h，发酵效率90％以上。果胶酶预处理使高淀粉少根紫萍发酵醪粘度从11735mPa·S降低到500mPa·S，降低了95.52％。乙醇发酵指标是目前以浮萍为原料的进行乙醇发酵的最高值，存在一定的先进性。多糖芯片分析表明，果胶酶预处理后，少根紫萍中低甲酯化和高甲酯化的同型聚半乳糖醛酸出现明显下降，同时果胶侧链多糖D-β-1,4半乳聚糖和L-α-1，5阿拉伯聚糖也明显降低，细胞壁组分如伸展蛋白也有变化，提示粘度下降可能与果胶的分解及细胞壁的破坏有关。　　 根据前期基因芯片的结果选择9个参与重要代谢过程的基因，利用实时荧光定量PCR技术分析它们在高温发酵过程中的转录变化情况。发酵结果表明，酵母能在40℃时，36h内发酵24％的葡萄糖生成10.41％w/w的乙醇，发酵效率90.75％，发酵强度为2.89g/L/h。qPCR结果表明，40℃发酵6h时，HSP26表达水平相对于30℃上调166倍，发酵中期SSA3和SSA4上调22.63和14.06倍，此时HSP26表达倍数仅为上调20.35倍。编码乙醇脱氢酶的ADH4基因和丙酮酸脱羧酶PYK2基因在高温发酵过程中表达呈下调状态，而乙醇生成速率也呈下降趋势，发酵时间较对照延长。固醇合成基因ERG9，HMG1和HMG2在高温发酵过程中均呈下降趋势，发酵末期下调倍数分别为12.5倍，5倍和9.09倍。除了6h下调表达1.8倍外，PGM1的表达在发酵过程中呈上调趋势，它与多种代谢途径有关。此外，40℃发酵时海藻糖含量较30℃明显提高，最高时达到细胞干重的22％，表明高温条件可进一步诱导海藻糖的合成。高温发酵结束后对发酵液进行温度回复处理后发现热激蛋白上调表达程度降低，HSP26仅上调4.27倍，海藻糖含量进一步下降，而下调基因则均呈上调趋势。可以看出，高浓度乙醇高温发酵过程中基因变化是非常复杂的，研究相关基因的转录变化可以为耐高温酵母的选育提供必要的实验数据支撑。　　 通过对少根紫萍发酵预处理技术的探索研究及条件优化，以及高淀粉紫萍的培养和发酵放大，以期开发一套以浮萍为原料的发酵高浓度乙醇的生产技术，为浮萍大规模应用于燃料乙醇的生产提供实验技术支持。