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细菌、酵母或植物来源的超氧化物歧化酶编码基因在异源宿主中表达并提高宿主耐盐性的研究已有一些报道,其异源宿主多为植物。古菌来源的超氧化物歧化酶编码基因在细菌中成功表达并提高其耐盐性的研究尚无报道。Haloferax sp.D1227是一株嗜盐古菌,其中的超氧化物歧化酶尚未见报道。同时,嗜盐古菌D1227可以利用芳香酸作为唯一碳源和能源生长,已有报道该菌通过龙胆酸途径代谢芳香酸,但其完整代谢途径的分子机理研究尚无报道。本研究包括两个部分,第一部分是嗜盐古菌D1227中超氧化物歧化酶的研究。（1）通过生物信息学分析,在嗜盐古菌D1227基因组中发现了潜在的超氧化物歧化酶编码基因sodA和sodB,它们在E.coli BL21（DE3）和菌株Burkholderia sp.SJ98中分别异源表达均具有超氧化物歧化酶活力。其中BL21[pET-28a-sodA]和SJ98[pBBR-sodA]细胞抽提液的比活力分别为21.07±0.02 U/mg和84.56±0.16 U/mg,纯化蛋白SodAD1227比活力为179.46±3.43 U/mg;BL21[pET-28a-sodB]和SJ98[pBBR-sodB]细胞抽提液的比活力分别为32.69±0.08 U/mg和125.90±0.07 U/mg,纯化蛋白SodBD1227比活力为73.24±0.76 U/mg。（2）在添加500 mmol/L NaCl的M9培养基中培养,以葡萄糖为碳源时,重组菌株SJ98[pBBR-sodA]仍可正常生长,而仅有空载体的对照菌株SJ98[pBBR1MCS-2]几乎丧失了生长能力;以芳烃污染物4-硝基苯酚为碳源,菌株SJ98[pBBR-sodA]保持了利用底物生长和降解底物的能力,而菌株SJ98[pBBR1MCS-2]的生长和降解能力几乎丧失。（3）在不含NaCl和含有250 mmol/L NaCl的条件下,以2-氯-4-硝基苯酚为碳源的培养基中,重组菌株SJ98[pBBR-sodB]在生长和降解方面都明显优于对照菌株SJ98[pBBR1MCS-2]。（4）通过荧光定量PCR以及检测催化4-硝基苯酚和2-氯-4-硝基苯酚降解反应的单加氧酶PnpA的活力,证明转入的外源超氧化物歧化酶并未增强降解基因pnpA的转录和表达。（5）用软件Phyre 2模拟分析SodAD1227和SodBD1227的单体结构,两个蛋白均表现出Fe/Mn-SOD家族的经典结构特征,推测其均为Fe/Mn-SOD家族成员。第二部分是嗜盐古菌D1227中通过龙胆酸途径降解芳烃化合物的关键酶的研究。早期研究报道嗜盐古菌D1227通过龙胆酸途径代谢多种芳香酸,本实验室前期研究已功能验证了嗜盐古菌D1227龙胆酸代谢途径中的龙胆酸1,2-双加氧酶（GDO）和顺丁烯二酸单酰丙酮酸水解酶（MPH）。本部分研究包括:（1）通过基因组序列比对,找到潜在的龙胆酸异构途径中的反丁烯二酸单酰丙酮酸水解酶（FPH）HagE1,以及潜在的FPH或顺丁烯二酸单酰丙酮酸异构酶（MPI）HagE2和HagE3,分别在大肠杆菌Rosetta和古菌宿主Haloferax volcanii H1424中表达,但均未检测到相应活力。（2）龙胆酸上游途径中,推测古菌D1227利用3-羟基苯甲酸-6-单加氧酶（3HBA-6-MO）催化3-羟基苯甲酸（3HBA）生成龙胆酸。通过基因组序列比对,找到3个可能的3HBA-6-MO为HagH、HagX1和HagX2,分别在古菌宿主H1424中表达并检测酶活力,但是均未检测到3HBA-6-MO活力。从而推测古菌D1227不是通过一步加氧反应催化3HBA生成龙胆酸,这与常见的细菌中通过龙胆酸代谢3HBA的途径不同。（3）通过基因组序列比对,挖掘到3个可能为顺序催化3HBA生成龙胆酸的关键酶3-羟基苯甲酰辅酶A（3HBA-CoA）连接酶HagL,3HBA-CoA羟化酶HagH和龙胆酰辅酶A（GA-CoA）硫酯酶HagT,将它们共同转入大肠杆菌Rosetta中做生物转化。随时间推移,检测到3HBA浓度降低（9 h后降低了85%）。将HagL单独克隆到古菌宿主H1424中表达,检测到细胞抽提液对六种底物具有活力（苯甲酸、3-羟基苯甲酸、3-苯基丙酸、苯乙酸、4-羟基苯甲酸和肉桂酸）,初步判断其为底物范围较广的芳香酸辅酶A连接酶。（4）初步发现古菌D1227还可利用苯乙酸（PAA）生长,十天后菌液浓度约为接种时的5倍。本研究通过对Haloferax sp.D1227中功能基因的研究,为利用古菌SOD对细菌进行改造以适应高盐环境中降解有机污染物的应用提供了潜在的可行性;同时为进一步探索古菌代谢芳烃过程的分子机理研究提供了初步证据。