木聚糖是半纤维素的主要构成成分,其含量在自然界中仅低于纤维素,因此木聚糖是一种非常重要的可再生资源,工业上主要用于生产低聚木糖等。木聚糖酶（β-1,4-xylanase）能专一地水解木聚糖的β-1,4糖苷键,并将木聚糖分解成为木寡糖和少量木单糖。木聚糖酶在自然界中分布较为广泛,是木聚糖降解酶系中最关键的一类酶。其中,耐热木聚糖酶是工业上广泛使用的糖苷水解酶,在包括纸浆漂白、食品、生物降解以及生物燃料生产在内的许多领域中使用。因此利用本实验室保存的,来源于海栖热袍菌（Thermotoga maritima MSB8）,但进行过密码子优化的木聚糖酶基因,即1VBR基因作为野生型研究对象。优化过密码子的基因在GenBank中基因登录号为KR078269。本研究首先通过碱提法成功从玉米芯和胡杨树皮这两种材料中提取得到自提木聚糖。经过实验验证提取物中含有足量木聚糖,几乎不含有单糖,证明该自提木聚糖能作为木聚糖底物应用于木聚糖酶酶活测定实验中。本研究将优化过的耐热木聚糖酶基因1VBR通过易错PCR技术处理,得到一系列突变体。易错PCR是在普通PCR技术的基础上进行了部分修改,将DNA聚合酶换成高不保真的rTaq酶,并改变了PCR体系中的Mg²⁺和Mn²⁺浓度,保证PCR能扩增目的片段的同时尽可能产生足够多的突变。通过6批易错PCR,总共获得了121个突变子,从中筛选出了12株突变菌株,并测定了其相关酶学性质。12株突变株中,大部分突变子的最适温度仍然是90°C–100°C。2-6的最适温度变化很大,降低至70°C,55°C至85°C之间有超过50%的相对酶活力,40°C与90°C之间仍有超过20%的相对酶活力。随着温度降低,2-5的相对酶活力降低明显较其他突变子和野生型都缓慢。2-5的最适反应温度为90°C,即此温度下相对酶活力为100%,而其在50°C时相对酶活力仍有约50%,说明2-5是一株耐温范围更广的突变子。最适pH值变化不大,仍在pH 5.5–6.0之间。pH值降至4.5时相对酶活力都低于20%,同样,pH值超过8.0时,除了2-6还有约30%相对酶活力,其他突变子和野生型的相对酶活力已经低于20%。在热稳定性方面,1-12以及2-6在各自最适温度条件下的热稳定性明显相较野生型更好,而2-5在最适温度下的热稳定性相较野生型相似。6-3、6-4以及3-5是热稳定性最差的三个突变子,说明这几株突变子中的某一个或者某几个突变位点破坏掉了热稳定性,其他突变子都有不同程度的热稳定性降低现象出现。最后是pH稳定性,3-5、6-2与野生型相似,两者在pH 7.0–10.0的范围更稳定,2-5在中性范围内比较不稳定,6-4在碱性范围比较不稳定。总体来说pH稳定性方面没有很大变化,不论是野生型还是突变子都对pH有良好的耐受。此外,对12个突变体都进行了测序,通过Vetcor NTI软件对测序结果进行分析比对,以确定碱基及氨基酸突变位点。然后使用PDB软件对酶的性质和突变之间的关系进行了一些分析,但具体位点出于需要已保密。最后选择3株变化明显的突变株,即1-12、2-5与2-6,浓缩发酵液,利用载体上的组氨酸标签,使用Ni柱对木聚糖酶进行纯化。通过SDS-PAGE证明纯化后样品几乎除去了所有杂蛋白后,测定了Km值和比酶活。1-12与野生型的Km值相类似,比酶活略低,但鉴于1-12的热稳定性更好,可以做进一步比较研究。而2-5的Km值升高很多,可能是由于突变位点破坏了其与底物的结合能力,比酶活也降低了很多。而2-6的Km值也升高了,但并未像2-5那样升高非常多,但其比酶活降低非常多。这些剧烈的变化与突变位点之间的关系值得进步一研究。