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阿魏酸和半纤维素、木质素共价交联形成木质素—阿魏酸—阿拉伯木聚糖复合物,是禾本科植物细胞壁形成坚固抗降解屏障的重要分子基础。在植物中异源表达阿魏酸酯酶(Ferulic acid esterase,FAE),可水解细胞壁中的阿魏酸酯键,促进细胞壁解聚,有效降低木质纤维素降解转化的成本,但目前仍面临转基因的常温FAE酶活性干扰宿主植物生长发育、降低抗逆性等技术挑战,而采用嗜热FAE酶基因进行遗传转化是一种重要的替代策略。本文对一种来源于热纤梭菌(Clostridium thermocellum)的嗜热FAE酶的酶学特性开展了系统的研究,并构建了该嗜热FAE酶编码基因的植物高效表达载体,为培育木质纤维素易降解的新型能源植物奠定了基础,其主要研究结果如下:1)分别克隆了热纤梭菌C.thermocellum XynZ的阿魏酸酯酶催化域(FAE)及该阿魏酸酯酶催化域和碳水化合物结合域(FAE-CBM6)编码基因,与pET22b连接分别构建了原核表达重组质粒pET22b-FAE和pET22b-FAE-CBM6,并在大肠杆菌BL21(DE-3)中实现异源表达,分别获得分子量约为29.0 kDa和45.0 kDa的重组蛋白产物。2)分析比较了温度、pH、底物、金属离子等因子对FAE和FAE-CBM6这两种重组嗜热阿魏酸酯酶活性的影响。结果表明,它们的最适温度分别为60℃和70℃,最适pH值分别为6.0和7.0。FAE酶在pH 5.0-pH 9.0范围内比较稳定,而FAE-CBM6酶在pH 4.0-pH 9.0范围内比较稳定;FAE酶在70℃或75℃下孵育2 h后其相对酶活仍能维持在60%以上,而FAE-CBM6酶在70℃孵育2 h后仍能维持80%以上的酶活。Mn2+和Zn2+对于FAE酶的酶活有促进作用,但Mg2+、Cu2+、Ni2+有抑制作用;而Cu2+和Zn2+对FAE-CBM6酶活有明显抑制作用。在同一反应条件下,FAE-CBM6的酶活一般比FAE的高,说明CBM6结合域的存在对该嗜热阿魏酸酯酶活性有促进作用。3)根据禾本科植物玉米(Zea mays)密码子偏好性对嗜热阿魏酸酯酶的编码基因序列进行了优化,并人工合成了优化后的基因序列,在此基础之上,通过与单子叶植物Ubiquitin强启动子、增强子Ω序列以及不同亚细胞定位信号肽(质外体或内质网定位信号肽)编码序列进行组合,构建了该嗜热阿魏酸酯酶基因的多种植物高效表达载体。