木質纖維素作為植物生物量的主要成分，是地球上最豐富的可再生有機資源（Abdel-Hamid, Solbiati, & Cann, 2013; Betts, Dart, Ball, & Pedlar, 1991）。其高效轉化和利用對于實現碳中和和可持續資源開發具有重要意義。在自然生態系統中，由微生物驅動的木質纖維素腐殖質化過程是碳循環的核心環節（Ding et al., 2025）。它不僅影響土壤有機質的形成和穩定性，還與環境污染物降解和生態恢復相關。然而，關于這一過程的分子機制仍存在重大知識空白，特別是微生物群落通過共代謝網絡實現木質纖維素降解-重構為腐殖質的動態規律。傳統研究大多關注單一菌株或簡單菌群的降解功能（Cheng et al., 2022, Hsin et al., 2025; K. Wang et al., 2022）。對多酶協同作用、代謝途徑交叉以及復雜細菌調控下腐殖質化關鍵節點的系統性理解不足，限制了人工調控技術的發展和應用。
宏基因組技術通常關注宏基因組的定量功能組成及其相關翻譯表達的功能蛋白（Riffle et al., 2017, Smirnova, 2011）。目前，一些研究利用宏基因組方法探索了降解纖維素的微生物群落的結構和酶系統。Liu等人（D. M. Liu et al., 2015）通過宏基因組方法分析了堆肥微生物群落，揭示了堆肥過程中的主要微生物組成，并檢測到三種關鍵的纖維素降解酶（蘋果酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、蘋果酸合成酶），發現真菌在堆肥反應早期是纖維素酶的主要產生者。Hori等人（Chiaki Hori, 2018）通過宏基因組學分析了腐爛松木的微生物群落，發現其中含有11種碳水化合物酯酶和23種糖苷水解酶，分別作用于纖維素和半纖維素。
芽孢桿菌屬細菌是革蘭氏陽性、能形成孢子的細菌，以其耐受高溫和不同pH值等極端條件的能力而聞名（Otiniano, Farfán-Córdova, Cabeza, & Cabanillas-Chirinos, 2024）。它們還具有很強的脂質和蛋白質降解酶活性。另一方面，子囊菌門下的曲霉菌屬在分解纖維素和木質素方面效率很高（Andlar et al., 2018, López-González et al., 2015）。研究表明，某些菌株（如地衣芽孢桿菌和煙曲霉）能產生增強生物降解的碳水化合物活性酶（CAZymes）（Forsberg et al., 2014; Frandsen, Poulsen, Tovborg, Johansen, & Lo Leggio, 2017; Nekiunaite, Arntzen, Svensson, Vaaje-Kolstad, & Abou Hachem, 2016）。
近期研究越來越多地將這兩種菌株作為接種劑應用于堆肥過程。地衣芽孢桿菌能產生耐熱的α-淀粉酶和纖維素酶，有助于嗜熱階段的有機質快速降解（Declerck et al., 2003; Naoko Fujimoto, 2011）。在低溫堆肥中，地衣芽孢桿菌的接種使有機質降解提高了31.2%，生物熱產生增加了16.5%，主要通過改善碳水化合物代謝和微生物網絡合作實現（Su et al., 2024）。類似地，煙曲霉擁有豐富的木質纖維素分解酶，包括263種糖苷水解酶，其分泌組能動態適應不同的植物基底物（Sharma Ghimire et al., 2016）。將煙曲霉與多種芽孢桿菌共同接種可顯著提高秸稈堆肥中的木質纖維素降解和腐殖質形成，木質素降解率可達58.27%（Qu et al., 2025）。此外，CRISPR/Cas9介導的基因工程成功增強了煙曲霉的內葡聚糖酶活性，提高了其在生物質處理中的生物技術潛力（Benites-Pariente, Samolski, Lude?a, & Villena, 2024）。這些發現突顯了地衣芽孢桿菌和煙曲霉在加速堆肥過程和改善堆肥質量方面的互補作用。
總之，本研究的目標是：（1）鑒定參與木質纖維素降解和腐殖質化的關鍵酶和代謝途徑；（2）闡明兩階段降解-重構機制，提出一個微生物驅動的模型。
