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氢气是最好的清洁燃料，燃烧时只生成水，不产生任何污染物。绿藻光合产氢是绿藻利用太阳能光解水产生氢气的过程，具有可再生、制氢过程清洁等优点，是理想的生物制氢方式。寻找遗传改造的基因/蛋白靶标用于构建高光效产氢藻株是推进该途径工业化应用的关键。我们前期采用蛋白质组学手段分析了莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)光合产氢的动态过程，发现铁氧还蛋白-NADP+还原酶(Ferredoxin-NADP+ reductase，FNR)基因及蛋白在光合产氢过程中降低明显。 本文以FNR为靶标，采用RNAi技术构建下调表达的FNR-RNAi藻株，通过比较与野生型在光合作用及产氢方面的生理生化差异，揭示该基因/蛋白的作用。获得主要研究结果有：⑴FNR下调表达使衣藻的光合自养生长明显受抑制；⑵FNR-RNAi藻株PSⅡ放氧活性、PSⅡ实际光合量子效率ΦPSⅡ及CO2同化关键酶Rubisco丰度均低于野生型藻株，表明FNR水平改变对光合作用的光反应及暗反应均有影响；⑶免疫印迹结果发现，野生型中有6.8％的FNR结合在类囊体膜上，而FNR-RNAi藻株中类囊体膜结合FNR比例平均为2.8％，表明下调FNR表达明显降低了FNR在类囊体膜上的结合比例，这可能为揭示类囊体膜结合FNR和叶绿体基质FNR各自的功能提供新的线索；⑷在缺硫厌氧产氢的条件下，FNR下调表达导致衣藻光合产氢速率提高，是野生型的2.5倍，证实了该基因对光合产氢的调控作用；⑸与野生型相比，FNR-RNAi藻株在缺硫厌氧条件下的光合放氧速率低44％。这种差异可能是导致FNR-RNAi藻株的零氧期提前诱发产氢的主要原因；⑹与野生型相比，FNR-RNAi藻株在缺硫厌氧条件下Rubisco丰度低40％，可能暗示后者的CO2同化速率降低更多；⑺FNR下调表达引起FNR-RNAi藻株中淀粉降解速率加快，是相同条件下野生型的1.6倍，推测这可能是后期产氢量提高的重要原因。这些研究结果不仅揭示了衣藻FNR在光合作用与产氢中的调节作用，而且为高光效产氢藻株的遗传构建提供了重要的基础材料。