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全世界每年会产生大约2000亿吨的农业废弃物,是自然界最广泛的木质纤维素来源之一,包括农作物秸秆、稻壳、甘蔗渣、玉米芯等。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,木聚糖是半纤维素中最丰富的一类。目前,对于半纤维素酶的生物化学和分子生物学研究也主要集中在木聚糖降解酶。木聚糖酶是水解木聚糖为木糖的一类降解酶,由于其可降解木聚糖中的β-1,4糖苷键,既可降低木聚糖的粘性和抗营养性,又可产生具有保健和调节胃肠功能的低聚木糖,已广泛应用于食品、饲料、医药、造纸、纺织等行业。木聚糖结构的复杂性决定了其降解需要多种木聚糖酶的协同作用,包括水解主链的内切木聚糖酶、木糖苷酶以及水解侧链的一些酯酶等。由于天然木质纤维素底物的复杂性,这些木聚糖降解酶系之间如何通过协同作用实现木聚糖的完全水解,其中的机理目前尚不清楚。实验室从高温堆肥样品中筛选得到一株高效纤维素降解真菌A.fumigatus25,以木聚糖为唯一碳源进行诱导发酵,通过RT-PCR、质谱分析等获得了几个主要的木聚糖降解相关基因,包括4个内切木聚糖酶基因（Y699<sub>04481,06333,07611,09486）,2个木聚糖苷酶基因（Y69904570,05610）和1个乙酰木聚糖酯酶基因（Y69905457）。本研究旨在实现这些木聚糖酶基因在黑曲霉AB1.13和毕赤酵母X33中的高效异源表达,同时对A.fumigatus25中不同内切木聚糖酶和乙酰木聚糖酯酶在木聚糖降解中的协同作用进行研究,主要研究结果如下:（1）对木聚糖酶基因丝状真菌表达系统构建过程中表达载体的构建、原生质体的制备以及转化效率的提高进行了初步探索,获得了黑曲霉原生质体的制备条件:菌丝体培养24h,使用复配酶（蜗牛酶（100mg/mL）+溶壁酶（100 U/mL））酶解 2～2.5h。（2）在毕赤酵母X33内成功地表达了来源于A.fumigamtusZ5的一个GH10家族的β-1,4-内切木聚糖酶基因Y699<sub>09486和一个具有碳水化合物结合结构域序列（cbm1）的乙酰木聚糖酯酶基因Y69905457,对应的表达蛋白分别命名为Xyn10C和AXE1。Xyn10C转化子发酵液酶活为83.08 IU/mL,最适反应条件为70℃,pH 5.0-6.0,60℃处理1 h后酶活仍保持在95%以上。乙酰木聚糖酯酶AXE1转化子发酵液酶活达到84.76IU/mL,最适反应条件为55-60℃,pH 7.0-7.5,60℃处理1h后酶活保持在70%以上。（3）将来源于a.fumigatus Z5的一个GH10家族的多结构域内切木聚糖酶基因Y69904481的cbm1序列及其多丝氨酸连接序列（1inker）连接在另一个GH10家族的单结构域β-1,4-内切木聚糖酶基因Y69906333（对应的异源表达蛋白为Xyn10B）的C端,并在毕赤酵母X33内成功地进行了融合表达。比较了 Xyn10B和融合蛋白Xyn1OBaLC的酶学性质差异,同时对Xyn1OBaLC的CBM功能进行测定。结果表明,CBM的存在不会影响Xyn1OB的酶学性质,但是Xyn10BaLC对燕麦木聚糖的催化效率（Kcat/Km）明显降低,由Xyn1OB 的 22.42 s-1 mg-]ml-1 降低至 4.57 s-1 mg-1 ml-1。（4）研究了不同的内切木聚糖酶Xyn10C、Xyn10B和Xyn10BaLC对水洗玉米芯粉末（the washed corncob powder,WCCP）以及经高温高压处理的WCCP的降解效果。结果发现,同属于GH10家族的单结构域内切木聚糖酶Xyn1OC和Xyn10B,对于水洗玉米芯粉末（WCCP）几乎无降解产还原糖能力,而带有CBM的Xyn10BaLC则能够降解WCCP产还原糖;对于经高温高压处理后的WCCP,Xyn10BaLC降解产还原糖量增加,Xyn10C和Xyn10B也表现出了降解产还原糖能力,且Xyn1OB较Xyn1OC能够产生更多的还原糖。从上述降解效果来看,CBM的存在使得内切木聚糖酶具备了降解天然不可溶木聚糖底物的能力,而底物的预处理会破坏不可溶木聚糖底物的结构,从而使不携带CBM的内切木聚糖酶表现出降解能力,由此推测,同属于GH10家族且都为单结构域酶的内切木聚糖酶Xyn1OC和Xyn10B,在催化效率上会存在有不同的差异,这可能是燕麦木聚糖诱导的A.fumigatus Z5中Xyn10C和Xyn1OB对应的基因都有高转录但是质谱分析却检测不到Xyn10C的原因。（5）研究了不同的内切木聚糖酶Xyn10C、Xyn10B和Xyn1OBaLC和乙酰木聚糖酯酶AXE1对水洗玉米芯粉末（WCCP）的协同降解效果,结果只有Xyn10BaLC和AXE1表现出了对WCCP的协同效应。这可能是由于Xyn1OBaLC和AXE1两个酶均有CBM1的存在,从而会引导它们趋向玉米芯中同一区域的木聚糖底物,因此表现出协同降解效果,即存在“协同效应区域化”。这一结果说明,对于复杂的天然固体木聚糖底物,CBM的存在,除了在内切木聚糖酶降解不可溶木聚糖底物过程中有很重要的作用,在内切木聚糖酶和乙酰木聚糖酯酶的协同作用中同样占有至关重要的地位。（6）研究了玉米芯水洗程度及机械粉碎程度对于木聚糖酶降解效果的影响。分别以水洗玉米芯粉末（WCCP）和未水洗玉米芯粉末以及不同颗粒大小的玉米芯作底物,结果发现,类似于经高温高压预处理的玉米芯,内切木聚糖酶Xyn1OB、Xyn10BaLC、Xyn10C均能够降解未水洗的玉米芯粉末产还原糖,但是Xyn10BaLC与AXE1则不再表现出协同效应;此外,无论是水洗还是未水洗,玉米芯颗粒越小,酶解产生的还原糖总量越多。Xyn1OB、Xyn1OC能够降解未水洗的玉米芯产还原糖,可能的原因是未水洗的玉米芯表面有足够多的可溶性的、易接触的木聚糖,这些木聚糖底物可被Xyn1OB、Xyn1OC直接作用,因此表现出了降解能力;同样的,Xyn1OBaLC的催化中心也会作用于这些可溶性的、易接触的木聚糖,这样就降低了 Xyn10BaLC和AXE1通过CBM1与纤维素的结合对同一特定区域木聚糖底物的导向性,因此协同效率降低。不同的内切木聚糖酶通过作用于玉米芯不同区域的木聚糖共同发挥水解作用,可能是A.fumigatus 25产生内切木聚糖酶多样性的原因。