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过量的氨氮流入河流湖泊会引起水体富营养化,并对公众健康造成威胁。物理化学法处理氨氮废水往往成本过高,而且会产生有毒的物质和残留物。近年来,利用微生物的硝化与反硝化作用去除氨氮获得越来越多的重视。Arthrobacter ureafaciens CZ31是本实验室从被工业废水污染的土壤中筛选得到的高效降解吡啶和氨氮的菌株。研究A.ureafaciens CZ31氨氮降解性能发现,氨氮初始浓度和碳氮比对菌株降解氨氮的效果影响较大,氨氮初始浓度为2.62g/L时,菌株降解氨氮速率最高,达0.104 g·L-1·h-1;碳氮比为20∶1时,菌株氨氮降解率最高,达70.08%;接种量和pH影响较小,不同情况下的降解率相差不大。A.ureafaciens CZ31氨同化作用的主要酶有谷氨酰胺合成酶（GS）、丙氨酸脱氢酶（AlaDH）、谷氨酸脱氢酶（GDH）,其酶学特性的研究结果表明,GS酶活基本不受培养条件的影响,且酶活水平很低;高浓度氨氮时,GDH和AlaDH酶活提高,AlaDH酶活有显著提升,为探究氨离子对Ala DH酶活的影响在蛋白水平还是转录水平,对AlaDH进行异源表达及酶学性质研究。在NCBI上查找同菌属AlaDH的基因序列,提取A.ureafaciens CZ31基因组,设计引物后PCR扩增得到ald基因,连接至T载体并测序分析发现该基因全长1119 bp,编码372个氨基酸。蛋白建模得出AlaDH蛋白包含六个亚基,其理论分子量大约为40 kDa。亚克隆至质粒pET-28a得到重组质粒pET-28a-ald,转化至E.coli Rosetta,IPTG诱导后对重组酶进行酶活检测,比活为2.65 U/mg。研究温度、IPTG浓度、诱导时间对工程菌产酶的影响,并在单因素分析的基础上进行响应面分析,结果显示,摇瓶发酵的最佳条件为:温度22°C、IPTG 0.7 mM、诱导时间8 h。在此条件下,比活为15.23 U/mg,是初始比活的5.75倍。各因素对酶活的影响强度为IPTG浓度>温度>温度×IPTG浓度>温度×诱导时间>IPTG浓度×诱导时间>诱导时间。对镍柱纯化后的重组酶进行酶学性质研究发现,重组酶最适温度为30°C;最适pH为7;重组酶在0-30°C保温2 h后,酶活保留80%,温度稳定性较好;Ca2+对酶活力具有促进作用,Mg2+、Cu2+、Mn2+、Fe3+对AlaDH的活力均有抑制作用,Zn2+无明显作用;不同氨离子浓度下酶活无明显变化。由此推测氨离子对A.ureafaciens CZ31丙氨酸脱氢酶的促进作用在转录水平。查找同源菌株丙氨酸脱氢酶上游序列发现了PucR家族的转录调节因子,设计引物PCR得到该基因,并将其连接至pMD-18T进行测序,蛋白建模发现其编码的蛋白具有两个亚基,每个亚基均含一个结合位点,推测其中一个是氨离子结合位点。A.ureafaciens CZ31能够高效快捷的降解吡啶和氨氮,对其降解条件探究后能够更好的用于实际废水的处理。探究氨离子对A.ureafaciens CZ31丙氨酸脱氢酶的调控机制,发现了来自PucR家族的转录调节因子,为节杆菌的调控模型提供了新思路。