生物质细胞壁的复杂结构形成酶解抗性屏障,导致生物质无法被高效水解为可发酵底物用于生物炼制。开发生物质的规模化生物炼制技术,需要解决两个问题:一是哪些结构构成了生物质的抗性屏障,二是如何开发针对性的预处理手段,解除抗性屏障。本论文以糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus BP3）预处理解除麦秆抗性屏障为出发点,采用细胞壁结构半定量分析方法,解析抗性屏障解除的关键结构变化;进一步通过分泌蛋白质组学分析,明确糙皮侧耳BP3解除麦秆抗性屏障的分子机制并发现裂解性多糖单加氧酶（Lytic polysaccharide monooxygenases,LPMO）在其中起重要作用,将表达上调最显著的LPMO9B进行异源表达,并通过一系列生化实验揭示其在非多糖降解特别是木质素-碳水化合物复合物（Lignin-carbohydrate complex,LCC）连键降解中发挥重要作用,阐明了LPMO驱动铁还原和羟自由基生成的机制,拓宽了对LPMO功能的认知,同时为麦秆生物炼制技术的开发提供了新思路和指导方向。取得的主要结果如下:建立的全组分HSQC（Heteronuclear single quantum correlation）结合甲氧基测定的半定量分析方法,制样简单、需要的样品量少,适合解析麦秆结构,包括生物处理后的麦秆结构。经过糙皮侧耳BP3处理,麦秆中纤维素转化率从20%提高至93%,酶解抗性屏障被有效解除。对处理后的麦秆进行结构解析,发现解除抗性屏障的关键为木质素结构的降解和木质素-碳水化合物LCC连键的断裂。木质素含量与纤维素转化率显著负相关,糙皮侧耳BP3通过断裂木质素中碳-氧键和碳-碳键,降解木质素单元结构,降低了麦秆中的木质素含量以及改变了木质素结构,从而降低了麦秆的酶解抗性。阿魏酸单元和阿魏酸酯键在麦秆中起着桥接木质素和半纤维素的功能。糙皮侧耳BP3通过断裂阿魏酸酯键,解构细胞壁的框架结构,降低麦秆的酶解抗性。基于分泌蛋白质组学数据,分析糙皮侧耳BP3降解麦秆过程中的蛋白表达情况,解析糙皮侧耳BP3解除麦秆抗性的分子酶学机制。研究发现,糙皮侧耳BP3以多功能过氧化物酶（Versatile peroxidase,VP）作为主导酶降解木质素,VP的上调表达不是造成木质素降解增强的主要原因;而辅助酶系过氧化氢产生酶的上调表达则是促进木质素降解的主要原因。LPMO上调表达可能有助于麦秆酶解抗性的解除。由铁还原相关酶、过氧化氢产生酶组成的自由基系统在糙皮侧耳BP3解除麦秆抗性屏障中同样起到重要作用。铁还原相关蛋白的上调表达,促进芬顿反应发生,增强羟自由基的生成,加强木质素和LCC的降解。将糙皮侧耳BP3分泌组中上调表达最明显的LPMO9B在Pichia pastoris X33中异源表达,得到的重组蛋白Po LPMO9B可以氧化断裂纤维素,同时驱动氢醌氧化反应,加速铁的还原,增强羟自由基产生。Po LPMO9B驱动产生的羟自由基,可有效降解断裂LCC连键释放阿魏酸、断裂木质素连键、氧化木质素单元。Po LPMO9B增强糙皮侧耳BP3胞外体系的铁还原反应,驱动羟自由基的生成。综上所述,本研究从底物结构解析和分子酶学水平两方面明晰了解除麦秆抗性屏障的关键,同时揭示了LPMO参与木质纤维素的非多糖降解途径及机制。该研究为麦秆的生物炼制提供了新思路和指导方向,同时拓宽了LPMO的功能,扩展了LPMO参与生物质降解的认知。