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类球红细菌属于紫色非硫细菌，可以通过光发酵利用废水中的有机酸生成氢气，既可以减少有机废水的污染，又可以产生新型的清洁能源氢气，对其产氢功能及代谢调控的研究具有重要意义。本论文主要包括两个部分：一是通过基因工程手段解除铵盐对类球红细菌产氢的抑制，另一部分是对类球红细菌体内蛋白质乙酰化调控的初步研究。
1．类球红细菌通过降解有机酸产生清洁能源氢气，但是废水中高浓度的铵盐会抑制氢气的产生，因为紫色非硫细菌是通过固氮酶生成氢气，而固氮酶的表达和活性受到铵盐的强烈抑制。铵盐抑制固氮酶的过程相当复杂，其详细机理至今未有定论，铵阻遏的解除也一直是一个难题，在类球红细菌中还没有有效的解除铵阻遏的方法。
首先，我们确定并敲除了类球红细菌铵同化主要途径的酶——谷氨酰胺合成酶(GS)。类球红细菌基因组内有5个基因均注释为谷氨酰胺合成酶，我们依次编号为glnA1到glnA5，彼此之间同源性并不高。我们将这5个基因放入glnA缺陷的大肠杆菌YMCll中做互补实验，结果表明，只有含glnA1质粒的菌株可以在铵盐为氮源的M9基本培养基上生长，这说明这5个基因中只有glnAl才是实际起作用的。我们通过同源重组的方法将glnA1基因敲除，菌株在铵盐培养基上生长非常缓慢，利用铵盐的能力大大下降，说明GS-GOGAT途径在类球红细菌中是同化铵盐的主要途径。
随后我们研究了在类球红细菌中解除铵阻遏的方法。我们使用铵同化能力很弱的glnAl-做了高铵浓度的产氢实验。在铵盐浓度15-40mM时，野生型菌株已不能生产氢气，但突变株仍可以产生1245-1588ml氢气/L培养基。固氮酶活性的测定结果与同样条件下的产氢情况一致。之后的实时荧光定量PCR表明，高浓度铵盐的存在大大抑制了野生型菌株固氮酶的正调控蛋白基因，nifa和结构基因的转录，而glnAl-中这两者的抑制均得到了解除。我们检测了野生型和glnA1在对数中期胞内谷氨酸和谷氨酰胺的含量，发现野生型菌株在没有铵盐的条件下谷氨酰胺含量很低，但有了高浓度铵盐时变得很高，而在glnd1。中在有铵条件下谷氨酰胺含量较低。
2．类球红细菌可以进行多种生活方式，环境的变化需要体内调控系统精密和复杂。近来发现多种微生物体内的蛋白质均受到乙酰化修饰，我们也对类球红细菌蛋白质乙酰化修饰现象作了初步的研究，希望可以深入了解这一菌株的特性，更好的发挥其本身在基础研究、新能源产生和处理废水等方面的功能。
通过序列比对，我们在类球红细菌中找到了沙门氏菌的蛋白质去乙酰化酶的同源基因。我们利用同源重组敲除了该基因，在不同条件下培养观察了突变株与野生株的生长变化，在好氧黑暗条件下利用铵盐生长突变株较慢，而利用谷氨酸生长没有变化。在不同生长条件下取样品抽提总蛋白做乙酰化western实验表明，在不同的培养条件下，野生型菌株与突变株蛋白质乙酰化水平有差异。我们选取乙酰化western差异较明显的一组培养条件下的菌体，抽提蛋白质后作了酶解和乙酰化肽段富集，通过LC-MS分析得到了类球红细菌的乙酰化蛋白质组，为今后在类球红细菌中继续研究蛋白质乙酰化调控提供了有用的信息。