本发明涉及具有提高的催化活性的木糖异构酶突变体、编码该酶的DNA分子、含有该DNA分子的重组菌株及它们的应用。通过对天然木糖异构酶中特定位点的氨基酸残基进行突变，能够获得催化活性提高的木糖异构酶突变体，并且所获得的木糖异构酶突变体具有较高的热稳定性；进而，通过合成生物学方法构建的含有该木糖异构酶突变体的重组酵母可有效应用于C5糖和C6糖共发酵产乙醇，发酵效率和乙醇产率得以显著提高。因此，本发明的木糖异构酶突变体及重组菌株在化工、能源、食品、医药等领域具有广泛应用价值，可高效地进行糖-醇转化发酵。