在好氧条件下多数细菌利用一套相似酶系统(pah ABCDEF)完成各类PAHs的上游降解过程,目前对编码这些酶的基因的多样性缺少系统的研究。本文对功能明确的PAHs羟基化双加氧酶(pah A)与芳烃羟基化双加氧酶(Arh A)在进化上的关系进行了研究,在此基础上收集了数据库中所有的pah A与相关的Arh A的全长序列并基于加氧酶α亚基(A3)构建了系统发育树,界定了pah A在Arh A的系统发育树上所处的范围,研究了pah A的多样性。研究表明pah A3在系统发育树上可以分为两类,分别为来自变形菌门与放线菌门的PAHs降解菌。在pah A3的系统发育树的大部分分支存在功能明确的pah A,处于同一分支的pah A通常来自亲缘关系密切的PAHs降解菌且具有相同的底物范围,少数未经功能验证的pah A分支代表了新类型的pah A。pah A中电子传递蛋白存在多个起源,其中在pah A3系统发育树的多个分支中存在的Rubredoxin类型的氧化还原蛋白在已有的研究中被忽略了。本研究中还发现pah A中同一类型的电子传递蛋白也可能具有不同的起源,一些pah A的电子传递蛋白来源于其它Arh A。本研究利用功能明确的pah BCDEF检索并收集了数据库中相关的基因,利用pah A作为PAHs降解菌的标记基因对这些pah BCDEF进行了注释,在此基础上构建系统发育树以研究它们的多样性。结果表明,pah BCDEF的系统发育树及pah A3系统发育树的各个分支一一对应。pah BCF在系统发育树上存在多个起源且与一般芳烃降解过程中的相应基因有关。pah DE与其他芳烃降解过程基因无关,在系统发育树上有着单一起源。pah D只出现在变形菌门的PAHs降解菌中,而所有PAHs降解菌中都有共同起源的pahE,这表明pahE可以作为PAHs降解菌的标志基因。本研究对各类PAHs降解基因的组织方式进行了比较,研究发现,PAHs降解基因在基因组上有着高度多样的组织形式,在系统发育树上处于同一分支的pah ABCDEF基因在基因组上通常处于相同的基因簇中,反之亦然。通过全基因组比较,本研究清晰的呈现了许多细菌中PAHs降解基因簇整体的水平转移。利用pahE作为标记基因并结合基因组比较,本研究预测了两类新的pah A。其中一类pah A来自于α变形菌纲,在进化上与典型的联苯羟基化双加氧酶基因关系密切,这类pah A中有两个酶在曾被证实能够催化PAHs羟基化反应。另一类pah A来自Burkholderiales,在这些菌株中pah BCDEF均与已知变形菌门的PAHs降解菌中相应基因有着共同的起源,但pah A却与放线菌门的pah A更加接近。