葡聚糖酶是一类重要水解酶,能够广泛应用于食品、饲料等行业。围绕葡聚糖酶如β-1,3-1,4-葡聚糖酶、β-1,3葡聚糖酶等的发掘、基因克隆表达、酶学性质、晶体结构解析、分子改造等开展系统研究,取得以下研究结果:1)发现了两种高产新型β-1,3-1,4-葡聚糖酶的嗜热真菌嗜热拟青霉J18和米黑根毛霉CAU432(6230U/mL,为国际上天然菌产葡聚糖酶最高值),研究了两种葡聚糖酶的酶学性质,并率先完成米黑根毛霉基因组的测序和注释。2)克隆多个新型葡聚糖酶基因,实现了β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效表达,米黑根毛霉β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因与己报道的最高氨基酸序列同源性为58%;另外2个糖苷水解酶12家族木葡聚糖酶基因与其他序列同源性分别为68%和60%;克隆嗜热拟青霉β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因并采用密码子优化等策略在毕赤酵母中高效表达,5升发酵罐酶活力55300U/ml,为己报道的最高水平。3)率先解析了糖苷键水解酶81家族首个结构即米黑根毛霉GH81家族新型β-1,3-葡聚糖酶(RmLam81A)的晶体结构,揭示了其催化作用机制为单一置换,其中Asp475和Glu557分别是质子供体和催化碱;解析了米黑根毛霉GHl7家族新型β-1,3-葡萄糖基转移酶(RmBgt17A)的晶体结构,其整体结构呈现TIM桶状,揭示了葡萄糖基转移酶催化糖基转移的的作用机制,这也是首个GH17家族葡萄糖基转移酶的结构报道。4)定向进化改造了嗜热拟青霉β-1,3-1,4-葡聚糖酶,显著提高了该酶在酸性条件下的催化活性,最适pH由7.0降低至5.0;基于米黑根毛霉β-1,3-葡萄糖基转移酶RmBgt17A晶体结构,采用理性设计进行了分子改造,突变体水解昆布多糖的比活力较改造前提高了348.5倍。