【摘 要】
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氢能被认为是最具有发展潜力的“未来能源”之一，世界各国均投入大量的资金探索氢气的生产途径和氢能应用可能。在众多的制氢方法中微生物制氢备受关注，成为当前研究的热点领域。在微生物产氢中，光合细菌产氢以其利用底物效率高、利用光谱范围广、光能利用效率高、不产生氧气等优势而备受关注。本研究从杨凌周边地区分离鉴定了28个光合细菌菌株，并对其产氢能力及氢酶进化进行了初步研究，主要结果如下：1.光合细菌分离鉴定：
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氢能被认为是最具有发展潜力的“未来能源”之一，世界各国均投入大量的资金探索氢气的生产途径和氢能应用可能。在众多的制氢方法中微生物制氢备受关注，成为当前研究的热点领域。在微生物产氢中，光合细菌产氢以其利用底物效率高、利用光谱范围广、光能利用效率高、不产生氧气等优势而备受关注。本研究从杨凌周边地区分离鉴定了28个光合细菌菌株，并对其产氢能力及氢酶进化进行了初步研究，主要结果如下：1.光合细菌分离鉴定：从杨陵及其周边地区的工业废水、生活污水、渭河、人工湖等地方采集活性淤泥，经过初筛、复筛得到了四十多株光合细菌，对这些光合细菌进行菌落形态观察、革兰氏染色及细菌形态、光合细菌全波长扫描、16SrDNA测序鉴定出沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）、类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）和荚膜红细菌（Rhodobacter capsulatus）三大类共计28个菌株，并将这些菌株进行了冷冻干燥保存。2.高效产氢光合细菌初筛：对所有测序菌株进行初步产氢测定发现它们有不同的产氢能力，其中筛选出5株产氢能力较高的菌株： Rhodobacter sp. CQ3、Rhodopseudomonas palustris G09、 Rhodopseudomonas palustris LYJY2、Rhodopseudomonas palustris E、Rhodobacter sphaeroides AH7及Rhodobacter capsulatusWGSW，每L培养基最大产氢速率均在30ml/天以上，其中高效产氢菌株Rhodopseudomonas palustris E在1L产氢培养基中24小时的产氢量达46ml。3.氢酶进化分析：由于光合细菌中氢酶是调控氢气产量大小的关键酶，催化氢气氧化的可逆反应，在能量代谢中扮演重要角色。本论文从NCBI网站上下载了光合细菌、蓝藻、绿藻氢酶蛋白质序列共计37条，用生物信息学方法对其进行氨基酸序列、蛋白质性质、跨膜结构、亚细胞定位以及进化分类上的研究。找到了[NiFe]-hydrogenase小亚基的保守位点GC岛，并确定了膜结合态的[NiFe]-hydrogenase的小亚基锚定在线粒体膜上。[FeFe]-hydrogenase数量虽然少，但是序列高度保守，而且都是不稳定的蛋白。通过MEGA5.10建树进行进化分析认为在光合细菌、蓝藻、绿藻中是由Rhodospirillumcentenum SW的氢酶进化得到[NiFe]-hydrogenase、[FeFe]-hydrogenase，然后这两个含有金属原子的酶各自进化。
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