木聚糖是植物半纤维素的重要组成部分,其结构复杂,完全降解需要多种酶的协同作用才能完成。其中木聚糖酶水解木聚糖主链骨架的β-1,4-糖苷键,是木聚糖降解酶系中最关键的酶。对木聚糖降解酶系的研究越来越受到人们的关注;而从特殊环境筛选产酶菌株,并从中获得具有优良性质的酶,已成为当今重要的研究手段之一。本文从新疆吐鲁番盆地火焰山的土样中分离得到两株高产木聚糖酶的菌株S9和S27。经16S rDNA序列比较鉴定,确定属于链霉菌属,分别命名为Streptomyces sp. S9和Streptomyces sp. S27。为确定不同碳源对木聚糖降解酶产生情况的影响,分别用含有燕麦木聚糖,桦木木聚糖,麦麸或玉米芯四种碳源的培养基对菌株S9进行诱导产酶试验。经酶活力测定表明,四种碳源均可以诱导S9产生木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶和乙酰木聚糖酯酶。其中,以燕麦木聚糖为碳源时的诱导效果最好。以链霉菌S9、S27及弗氏链霉菌k11(一株分离于羽毛堆积物的菌株,高产角蛋白酶,可高效降解羽毛和头发)为实验材料,进行基因克隆和表达分析。通过对五个糖苷水解酶家族和一个碳水化合物酯酶家族已知序列的比对,分别设计了六套简并引物,共克隆得到六个家族的9个木聚糖降解酶相关基因。它们是:来源于弗氏链霉菌k11的糖苷水解酶第10家族(简称GH10)的木聚糖酶基因(xyn10Sf);来源于链霉菌S9的GH10(xynAS9)和GH11(xynBS9)的木聚糖酶基因、GH39的β-木糖苷酶基因(xyl39S9)、GH51(abf51S9)和GH62(abf62S9)的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶基因和碳水化合物酯酶第7家族的乙酰木聚糖酯酶基因(axe7S9);来源于链霉菌S27的GH10(xynAS27)和GH11(xynBS27)的木聚糖酶基因。并通过构建基因组文库的方法获得了其中8个基因(abf62S9除外)的全长序列。通过BLAST比对和序列一致性分析,8个基因与已知序列的核苷酸序列最高一致性为63.6～91.2%,编码的氨基酸序列最高一致性为50.8～87.8%,具有一定的新颖性,并对酶分子三维结构及催化位点进行了分析。对其中的6个酶基因,xyn10Sf、xynAS9、xynBS9、abf51S9、xynAS27和xynBS27,分别进行了大肠杆菌或酵母的表达,并对重组酶进行了纯化和酶学性质分析。其中,大肠杆菌表达的Xyn10Sf的最适作用pH为7.8,最适反应温度为60℃,在pH4.0～10.0的范围内具有良好稳定性。Xyn10Sf对多种中性及碱性蛋白酶具有很好的抗性,这在许多需要和蛋白酶共同作用的工业生产中有良好应用前景。XynAS9、XynBS9和XynAS27有同样的最适pH和最适反应温度,分别为pH6.5和60℃;XynAS9和XynBS9在pH4.0～12.0的范围内具有良好稳定性。XynAS9与其它中温木聚糖酶相比有较广的温度作用范围,在50～80℃的温度范围内进行酶促反应时能保持65%以上的活性。XynAS27在pH2.2～12.0的广泛范围内有良好的稳定性;其水解木聚糖的产物中有85%为木二糖。Abf51S9最适pH为6.0,最适作用温度在60～65℃之间;在pH5.0～11.0的范围内有良好稳定性;Abf51S9和XynAS9以协同作用降解底物时可以增加20%的还原糖生成量。酵母表达的XynBS27最适pH和最适温度分别为pH6.5和65℃,比活达到3,272.0U/mg。本文还对XynAS27进行了结构与功能的比较分析。截去其碳水化合物结合域(CBM)或同时截去连接区,并与完整酶的酶学性质进行比较。发现CBM不仅可以提高XynAS27对不可溶性底物的结合和降解作用,同时也可提高酶的热稳定性和pH稳定性;而位于催化区和CBM之间的连接区对酶的稳定性也起了重要作用。这为今后深入研究和解释酶蛋白结构与功能之间的关系提供了更多参考依据。