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5—氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，ALA），是四吡咯类化合物(例如：亚铁血红素、卟啉、叶绿素和维生素B12)的共同前体，也是调节四吡咯类物质生物合成的关键代谢中间物，广泛存在于微生物、植物和动物细胞中。近年来，发现ALA在农业上可用作杀虫剂、除草剂、病毒病制剂及生长调节因子；在医学领域，ALA作为第二代光动力药物，可用于治疗各种癌症，且副作用小、疗效确切。因此对ALA的工业化生产引起了学术界和产业界的重视。本文从嗜酸芽生红细菌Rhodoblastus acidophilus中克隆得到了ALA合成酶基因，构建了高产5—氨基乙酰丙酸的工程菌，通过对工程菌培养条件的优化，大幅度提高了ALA的产量。将胞外ALA应用于作物，发现外源ALA能有效提高作物体内叶绿素含量及干物质重，同时提高了作物的抗逆性。研究工作的主要创新点和进展包括：1．根据本实验室已报道R.acidophilus的ALAS基因（Genebank登录号：DQ288861）序列，设计分别带有SacⅠ和HindⅢ酶切位点的上下游引物ALAS-FOR和ALAS-REV，克隆了大小为1267bp的ALAS目的基因片段；将目的基因与表达载体pQE30分别经SacⅠ和HindⅢ双酶切后连接，构成了原核表达载体ALAS-pQE30。将表达载体分别转化E.coli JM109、M15和BL21（DE3）菌株，通过比较3个重组菌ALA合成酶比活力及积累ALA的能力，确定重组菌E.coli M15（ALAS-pQE30）为优势菌株。2．以重组菌E.coli M15（ALAS-pQE30）为研究对象，对其发酵条件进行了优化，包括诱导剂、底物及抑制剂的添加量、添加时间及添加方式，同时研究了间歇式的向摇瓶中补加培养基能增大胞外浓度，经发酵放大的E.coli M15（ALAS-pQE30）过夜培养后胞外ALA积累量达到5.3791g·L-1。3．将发酵液采取高温处理或SDS变性后，低温保存能降低ALA的降解。且1％SDS处理的效果最明显，在-20℃保存时，25d内降解的ALA只有24％，4℃保存时也只降解29％。4．用M15（ALAS—pQE30）发酵液上清处理烟草和辣椒，能有效提高体内叶绿素含量，同时叶片的比叶重得到很大提高，即外源ALA能提高植物的光合作用质量、增加作物产量。而且经外源ALA处理后的烟草经霜冻与干旱胁迫后，其体内POD和CAT活性提高，而MDA含量降低，证明外源ALA能明显提高烟草的抗逆性。