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木聚糖酶是一类重要的半纤维素降解酶,可以将木聚糖降解成不同长度的木寡糖,并在其他侧链水解酶和糖苷酶的共同作用下彻底降解为木糖。具有耐碱和耐盐特性的木聚糖酶可以应用于医药、造纸、饲料、海洋功能食品和纺织等多个行业,从而降低生产成本,提高生产效率,具有重要的研究和应用价值。研究首先采用降落PCR(Touchdown-PCR)的方法从天津滨海新区盐碱土壤环境中获得了 11个第10家族(GH10)和12个第11家族(GH11)木聚糖酶保守基因片段。进一步采用热不对称交错 PCR(Thermal Asymmetric Interlaced,TAIL-PCR,染色体步移)方法克隆获得2个GH11木聚糖酶基因xyn11-1和xyn22-1的完整核酸序列。木聚糖酶基因xyn11-1的开放阅读框架序列(ORF)由699个核苷酸组成,编码232个氨基酸和一个终止密码子,序列分析表明其与来源于Cyphellophora europaea CBS 101466的GH11家族木聚糖酶氨基酸序列的最高一致性为79%,具有一定的序列新颖性。Xyn1 1-1在毕赤酵母中成功表达,纯化后比活为123.59 U/mg,Km和Vmax分别是3.66mg·mL-1和101.01 μmol·min-1·mg-1。并对其酶学性质进行研究,结果表明Xyn11-1的最适pH为6.0,在pH8.0-10.0的碱性底物环境下还保持有60.37%以上的相对酶活性,有一定的嗜碱性;在pH 6.0-10.0之间稳定性比较好,处理1h后其剩余酶活可以保持在60.38%以上,具有良好的碱性稳定性;最适温度为50℃,在30℃处理1 h后,Xyn11-1可以保持82.34%的剩余酶活;在0-4 M的NaCl浓度下Xyn1 1-1酶活剩余为77.35%以上,具有一定的嗜盐性。木聚糖酶基因xyn22-1的ORF由690个核苷酸组成,编码229个氨基酸和一个终止密码子,序列分析表明其与已报道的来源于Nocardiopsis valliformis的GH11家族木聚糖酶的氨基酸序列一致性为98%(但无酶学性质报道)。Xyn22-1在大肠杆菌中成功获得表达,纯化后比活为176.3 U/mg,Km值和Vmax分别是1.907 mg·mL-1和185.19μmol·min-1.mg-1。Xyn22-1 最适 pH 为 7.0,在 pH6.0-8.0 底物范围内有 84.28%的相对酶活;在pH 5.0-11.0处理1h后仍能保持60.68%以上的相对酶活,具有良好的碱性稳定性;最适温度为60℃,在40℃处理1 h后酶活剩余79.65%;同时在0-4.5 M的NaCl底物条件下的相对酶活为80.04%以上,在4.5 M-5.74 M的NaCl底物条件下相对酶活为54.94%-70.34%,具有很好的嗜盐性;盐离子稳定性方面,在3.0 M的NaCl条件下处理1h后,酶活性基本保持不变,在5.0 M的NaCl条件下处理10 min后,保持88.70%的相对活性,处理1 h后仍保持有62.80%的酶活性,具有很好的耐盐性。本研究通过对盐碱土壤中的木聚糖酶基因的发掘,获得的木聚糖酶Xyn11-1具有一定的嗜碱、嗜盐性和良好的耐碱能力,木聚糖酶Xyn22-1具有很好的嗜盐、耐盐和耐碱能力,具有潜在的应用前景。