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海洋是地球上最大的碳库，但海洋中微生物的呼吸作用会消耗海洋中的有机碳。一类新发现的光驱动质子泵蛋白-Proteorhodopsin(PR)蛋白可以降低呼吸作用的消耗，已有研究发现该类蛋白属于视紫质蛋白(rhodopsin)超家族，广泛分布在海洋环境中，并且推测海洋中约13-50％的细菌含有该类蛋白。由于这类蛋白拥有利用光能产生ATP的能力，将直接减少细胞体的呼吸消耗，从而减少海洋中溶解有机碳(DOC)的消耗，直接影响海洋上层水体的碳循环和能量流动。
为了更加深入的认知该编码类蛋白生物的在全球海洋中的遗传多样性分布规律，本研究在全球主要大洋区域(如：太平洋，印度洋和大西洋)，白令海，中国海以及东山县滨海对虾养殖池等不同环境中采样。以编码PR蛋白的基因序列作为生物标记，设计简并引物从各种环境样品中扩增并测序PR基因序列总计约800条。对这些PR基因序列进行严格的系统发育分析，并使用主成份分析(PCA)和规范对应分析(CCA)等统计手段比较各种环境中的营养条件等环境因子与不同PR生物类型的分布关系。发现：
1.从全球海洋的水平方向来看，PR生物的种类可划分为31个大类，最大的类群是来自α-proteobacteria的PR生物。主要是物种的水平上的分离。盐度，叶绿素和主要营养盐的浓度是影响PR生物群落结构变化的主要因素。
2.从真光层的垂直剖面上比较发现，PR生物的多样性呈现分层现象，多样性最高为75米水层。分析对比3个大洋环境的垂直剖面发现PR基因的遗传多样性在垂直方向上表层和75米层的群落结构相似，Jclass和θYC值大于0.5。但与200米层的存在显著性差异(p<0.03)。
3.通过对比本研究的结果和前人对蓝光型和绿光型PR的不同分布特征，发现水体中的光学特征是导致两类PR功能分化的主要原因。并且在富营养水体中发现蓝光型PR向绿光型突变的现象。
4.对中国海的SAR86Ⅱ-PR的研究发现，在中国海域含有PR蛋白编码基因的SAR86Ⅱ类微生物不少于16个基因类群。厦门海域(π=0.13)和长江口(π=0.09)的SAR86Ⅱ-PR生物种类多样性高于其它三个环境。长江口和厦门海域采样站位分别受到长江和九龙江冲淡水的扰动，使得该类PR生物的多样性保持在较高的水平。盐度和pH值条件的变化是可能的诱因。在中国海的该类PR生物群落中存在自然选择(D=-2.25；P<0.01)。而且，PCA和聚类分析证明了这两个环境中SAR86Ⅱ-PR生物群落结构十分相似。
总结在中国近岸海水和全球大洋海水中对PR基因遗传多样性的调查发现，PR生物种类繁多，各类型的分布特征并不因为有类似的功能而相同。从大方向上来说，PR基因的遗传分布主要还是受到携带它们的生物分布特征的影响。PR基因突变的现象说明了PR蛋白受到水体光学性质的影响。
为了今后更进一步分析PR编码基因的进化以及分布，本研究中使用测得的PR序列和公共数据库中搜索到的PR序列初步建立了这些基因在全球海洋中分布的数据库。