绿藻光解水制氢是以太阳能为能源，以水为原料，通过藻细胞光合作用及其特有的[FeFe]氢化酶，将水分解为氢气和氧气，是目前生物制氢领域最具应用前景的研究方向之一。本论文作为绿藻产氢的基础性研究，主要工作集中在3个方面：绿藻光合产氢藻株筛选和产氢机理研究、高氧耐受性藻株诱变筛选和绿藻氢化酶异源表达体系的构建及氢化酶体外纯化研究。　　 通过对大量绿藻藻种进行氢化酶活性筛选，获得了一株之前未报道的具有氢化酶活性的海水绿藻-青岛大扁藻(Platymonas helgolandica var.tsingtaoensis，即Tetraselmis helgolandica var.tsingtaoensis)，对其产氢特性及产氢机理进行了研究。结果表明，解偶联剂羰基氰化物间氯苯腙(CCCP)胁迫条件下，青岛大扁藻光合产氢得到显著提高，经过24 h光照累积产氢量可达0.525 mmol/L，约为对照的260倍。产氢过程中PSⅡ活性被完全抑制，淀粉含量不断下降，PSⅡ抑制剂二氯苯二甲基脲(DCMU)对CCCP胁迫下的光合产氢无抑制作用，说明青岛大扁藻光合产氢所需电子主要来源于细胞内源底物代谢。值得注意的是，DCMU与CCCP对青岛大扁藻光合产氢具有协同增强效应，使产氢量在CCCP胁迫的基础上提高了近1倍。　　 为获得高氧耐受性产氢藻株，解决绿藻中可逆氢化酶对氧极为敏感的问题，以目前已知产氢活性最高的绿藻Chlamydomonas moewusii野生株作为出发藻株，通过紫外辐射，结合甲硝唑外加氧法进行高氧耐受性产氢突变株的诱变和筛选。得到了4株氧耐受性及产氢活性均显著提高的突变藻株Mu-1、Mu-2、Mu-3和Mu-4，并对其进行了氢化酶体内活性、呼吸活性与PSⅡ光化学活性分析。结果表明，4株突变藻株的氢化酶体内活性约为野生株的1.69、2.86、1.06和1.80倍，突变株经1%(体积分数)氧气处理后，残留活性分别从野生株的20.0%提高到34.4%、32.5%、55.6%和43.1%。其中，突变藻株Mu-1和Mu-2在生长过程中的光合作用与呼吸作用均未发现明显变化，说明突变发生在氢化酶基因上。　　 为实现绿藻氢化酶的异源活性表达，首先通过RT-PCR克隆得到莱茵衣藻氢化酶hydA2Cr、小球藻氢化酶hydCf和斜生栅藻氢化酶hydSo，分别将其与丙酮丁醇梭菌成熟因子hydE、hydF和hydG共表达，构建得到3种氢化酶在大肠杆菌BL21(DE3)和FTD147中的异源表达载体。通过培养基组成及诱导条件优化，实现了3种氢化酶在大肠杆菌BL21(DE3)中的异源活性表达，而FTD147菌株不适用于表达绿藻氢化酶。通过SDS-PAGE和Western blot检测表明，经过诱导后成熟因子已成为重组菌内主要蛋白组成部分，重组氢化酶约50%以可溶蛋白形式存在。利用六联组氨酸蛋白标签纯化得到重组小球藻氢化酶，其蛋白表达量约为5 mg/L。对重组蛋白的酶学性质研究表明，其酶学特性均与天然氢化酶或其它绿藻氢化酶性质相符。