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褐藻胶是一种来源于褐藻细胞壁及细胞间质的水溶性酸性多糖,广泛分布于海带、马尾藻、巨藻等褐藻中。褐藻胶裂解酶能以β-消除方式催化降解褐藻胶,其降解产物—褐藻寡糖因具有众多生物活性被应用于农业、医药、化妆品等领域。但目前由于菌株产酶能力低,不适合工业化生产,制约了其广泛应用。本文从海洋生境中筛选高产褐藻胶裂解酶菌株,优化菌株产酶能力,并对菌株的遗传信息和产酶相关基因进行了生物信息学分析。具体研究结果如下:从海南岛沿海广泛采集海藻样品,采用两种样品处理方法,以海藻酸钠为唯一碳源培养基,筛选获得产褐藻胶裂解酶菌株共15株,分布于Cobetia、Isoptericola、Mangrovicoccus、Microbulbifer、Paenibacillus、Paracoccus、Vibrio等7个属。基于 16S rDNA 序列测定,菌株 HB172198 与 lemnae L7-75T 相似度最高,为97.63%,在发育树上聚为同一分支,亲缘关系最近。基于形态学与生理生化特征、16S rDNA系统发育分析和ANI分析,鉴定菌株HB172198为类芽孢杆菌的新种,命名为Paenibacillus algicola sp.nov.(海藻类芽孢杆菌)。以褐藻胶裂解酶酶活力为指标,利用响应面法对活性菌株HB172198培养基与培养条件进行了发酵优化。最佳发酵培养基与条件为:海藻酸钠7.50 g/L、胰蛋白胨13.57 g/L、NaC129.75 g/L、MgSO4·7H2O 0.08 g/L,初始pH 7.0,在30℃、180 r/min培养36 h时,酶活力可达15.20 U/mL,是初始培养条件下酶活力的1.95倍。对经硫酸铵沉淀和离子透析后的粗酶液进行了酶学性质研究:酶的最适反应温度50℃,最适pH值7.0,在pH5.0～9.0及低于40℃的环境下比较稳定。Ca2+、Mg2+和Fe2+等离子对褐藻胶裂解酶有促进作用,EDTA、Ba2+、Zn2+等有抑制作用。利用TLC法对酶解海藻酸钠的寡糖组分进行初步鉴定,寡糖聚合度在1～6之间。对菌株HB172198采用PacBio RSII和Illumina X10测序平台测序,获得长度为4,475,055 bp、GC含量51.2%的基因组完成图。采用HGAP软件进行组装,通过软件glimmer 3.02、tRNA-scan、RNAmmer进行基因预测,预测到4210个基因,80个tRNA序列以及27个rRNA序列。对基因进行了 COG、KEEG数据库功能分类,共有2950个蛋白具有明确的生物学功能,1842个蛋白具有KEGG的同源基因,2946个蛋白具有COG分类。基于CAZY数据库对PL家族进行预测,预测出3个褐藻胶裂解酶序列,分别属于PL5、PL7和PL15家族。并通过氨基酸序列比对进行保守区域比较,根据生物信息分析预测出实验菌株可能的褐藻胶代谢途径。利用常温室压等离子体(ARTP)诱变技术对类芽孢杆菌HB172198进行诱变处理,筛选获得2株酶活明显增高及2株酶活明显降低的菌株。基于对4株菌的基因组重测序,明确了其序列差异。