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PHA(polyhydroxyalkanoate)是一种聚羟基脂肪酸酯，它是材料界研究的热点。很多微生物在碳源过量，其他营养物质如氮源、磷源和硫源等不足的条件下，会在细胞内合成PHA，并聚集形成疏水性颗粒，作为碳源和能源的形式储存。目前PHA的基础理论已经研究的非常透彻，而且一些种类的PHA已实现大规模化生产，如PHB、PHBV及PHHX等等。它在能源、塑料、医用植入材料及包装材料等方面具有广泛的应用前景。用于合成PHA的碳源包括:CO2、甘油、糖类及脂肪酸盐等，但以芳烃化合物作为碳源合成PHA，鲜有报道。我们实验室在芳烃污染物降解方面具有坚实的基础，这为我们本课题的研究提供了一个契机。因此，我们提出从芳烃污染物降解流向PHA合成的代谢通路。根据这条通路，对芳烃污染物降解研究用的模式菌株Cupriavidus nector JMP134展开研究。 JMP134体内存在两套与PHA合成相关的基因簇，分别是classⅠ PHA合成基因簇和classⅡ PHA合成基因簇。PhaC1属于classⅠ PHA聚合酶，PhaC2隶属于classⅡ PHA聚合酶。通过GC-MS检测，表明JMP134在以3-硝基酚(MNP)为唯一碳源生长时，能够合成PHA。本论文证明了从芳烃污染物降解流向PHA的合成这一代谢途径是可行的。这为构建有类似功能的工程菌提供了理论上的指导意义。 采用经典的遗传学方法，对phaC1及phaC2分别进行敲除和回补实验，结合GC-MS检测和RT-qPCR实验，发现在JMP134以MNP作为唯一碳源生长合成PHB时，phaC1发挥主导的作用;在JMP134以辛酸盐、癸酸盐及十二碳酸盐分别作为唯一碳源合成PHB时，phaC2行使主要功能。这是第一次发现，在同一株菌里存在两种不同的PHA合成基因簇，即两种不同的PHA聚合酶，而且在不同的碳源条件下，它们分别行使不同的功能。这丰富和补充了PHA相关的理论知识。 JMP134中的classⅠ PHA合成基因簇与Ralstonia eutropha H16中典型的classⅠ PHA合成基因簇结构一样，但classⅡ PHA合成基因簇与Pseudomonasaerugonisa中典型的classⅡPHA合成基因簇结构不一样。比对分析，PhaC2与典型的classⅡ PHA聚合酶氨基酸序列一致性也只有50％。不仅如此，PhaC2的体外重组表达、酶活测定实验及体内实验证明，PhaC2可以发挥PhaC1的功能。甚至在PhaC1缺失时，可以替代PhaC1，合成短链PHB。据此，我们推断PhaC2是一种新型种类的classⅡ PHA聚合酶，即像PhaC1一样能够催化短链PHB的合成。 JMP134及其突变菌株的生长实验和MNP降解实验，表明PHA的积累总体上不会影响JMP134的长期生长。JMP134及其突变菌株都能够在以MNP作为唯一碳源时生长，而且都能彻底降解MNP。