可再生生物质能源为维持全球碳循环平衡、减缓全球变暖做出了重大贡献,符合可持续发展理念。生物质原料包括纤维素、半纤维素和木质素等。其中,利用可生物降解的多糖原料（如纤维素、地衣多糖、木葡聚糖、木聚糖、葡甘聚糖等）具有重大价值。糖苷水解酶（Glycoside hydrolases,GHs）,如纤维素酶、木聚糖酶、地衣多糖酶等,通过内/外切水解糖苷键将可生物降解的多糖水解成单糖、寡糖或它们的复合物,进而生产生物燃料。但由于多糖结构复杂,单一酶往往无法实现完全转化,寻找解决方案以实现多糖完全水解至关重要。为此,本论文开展了以下研究:首先,利用氧化裂解多糖之间糖苷键的溶解性多糖单加氧酶（Lytic polysaccharide monooxygenase,LPMOs）与地衣多糖酶协同以实现多糖底物的完全水解。在大肠杆菌中成功表达了来源于细菌Micromonospora aurantiaca的LPMOs（Ma AA10）,结果证明Ma AA10本身不会水解地衣多糖,而与地衣多糖酶发生协同作用时,还原糖含量增加了1.11倍。此外,Ma AA10发挥协同作用无需加入外源电子供体。同时,分步反应,即Ma AA10先预处理底物,再加入地衣多糖酶水解底物,可显著提高水解能力;与同步反应相比,相对还原糖量增加了48.8%。其次,Ma AA10与地衣多糖酶在40 h仍具有协同作用,且单酶和双酶的还原糖量分别为0.4 mg和0.512 mg,此时的双酶底物转化率为14.68%。最后,通过高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography,HPLC）再次证实了协同作用,即单酶和双酶的峰面积分别是48614和52018,且Ma AA10并未改变地衣多糖酶的内源水解模式,而是通过氧化裂解破坏多糖长链,以释放更多还原端,从而提高水解效率。其次,构建了一种新型辅助蛋白SCE,即类弹性蛋白多肽（Elastin-like polypeptide,ELPs）和Spy Catcher的嵌合体,实现了在大肠杆菌中的过量表达,并显著提高了地衣多糖酶的水解效率。当SCE蛋白只与地衣多糖反应时,并没有观察到还原糖含量的增加,但随着地衣多糖酶的加入,相对还原糖量增长了52%。此外,SCE蛋白与地衣多糖酶的协同体系对可溶性底物的酶活较高,但对不溶性底物的水解促进效果更好（比可溶性底物高约15%）,说明在此协同体系中,地衣多糖酶的水解作用占主要地位,且SCE更倾向于促进不溶性底物的水解,这一特性与碳水化合物结合模块（carbohydrate-binding module,CBM）类似。此外,与同步反应相比,分步反应的相对还原糖量增加了19%。SCE与地衣多糖酶在8 h协同作用效果最佳,且单酶和双酶的还原糖量分别为0.100 mg和0.223mg,此时的双酶底物转化率为6.22%。同时,通过生物信息学分析,亲和凝胶电泳和色氨酸荧光发射试验证实了SCE蛋白可以与地衣多糖底物结合。基于此,提出了SCE蛋白与底物及酶的可能作用机制。最后通过HPLC再次验证了协同效果,即单酶和双酶的峰面积分别是20362和38584,且SCE并未改变地衣多糖酶的内源水解模式,而是通过与底物结合,促使底物更接近地衣酶的催化结构域,从而提高它们的水解效率。与LPMOs相比,SCE蛋白更易制备,无需外源电子供体,促进效果更好,耗时短且过程稳定,因此在生物燃料和生物炼制中具有巨大的应用潜力。本研究成功构建并优化了两个地衣多糖酶协同体系（Ma AA10/Bgl SE和SCE/Bgl SE）,分析了二者的水解模式,最后借助生物信息学分析和实验验证了SCE的作用机制,后者作为一种全新的协同体系,在生物炼制及生物燃料的生产中更具潜力,可为实现生物质的完全降解提供新思路。