高静水压是深海环境最具代表性的特征之一。已有研究表明，从单个生物分子的结构与性质到复合物的稳定性与功能，以及DNA复制、蛋白质合成等复杂的生命过程都会受到外界压力的影响。针对深海微生物的多项研究提示，能量代谢过程与其适应高静水压环境密切相关，编码功能类似但组分与性质不同的能量代谢途径，是多种深海微生物适应深海高静水压环境的重要策略之一。氧化磷酸化是呼吸作用的核心过程，呼吸过程中产生的氢原子需在ATPase作用下，催化三磷酸腺苷（ATP）合成及水解。但目前尚缺少对于深海微生物ATPase 的压力适应机制的研究。基于此，本课题拟以深海发光菌属Photobacterium profundum SS9为模式菌株，分析该菌株编码的两套ATPase（ATPase-I和ATPase-II）在不同生长条件下（包括压力、氧含量和营养物质）分别行使怎样的功能，能量代谢方式对两套ATPase 的功能以及菌株的压力耐受性有何影响，从而探讨两套F-ATPase在P. profundum SS9适应深海高压环境中发挥的作用。 本研究中分别构建了SS9菌株两套ATPase的5个缺失突变株ΔatpI、ΔatpE1、ΔatpF1、ΔatpE2和ΔatpF2。实验发现，使用2216E富培养基时，野生型菌株和突变株均呈现嗜压菌表型。通过分析ATPase基因的转录水平发现，野生型菌株在2216E培养基中主要利用ATPase-I；缺失单个ATPase基因的缺失突变株仍以ATPase-I为主，但ATPase-Ⅱ基因表达上调。 进行葡萄糖发酵生长时，SS9野生型菌株的嗜压表型更为明显。高压条件下的生长速率显著高于常压条件下，提示该菌株的压力适应性与其代谢方式密切相关。通过转录组学分析不同压力培养条件下野生型菌株基因转录水平，发现31个差异表达基因，功能主要集中在细胞过程和代谢过程。与野生型菌株相比，ATPase-I缺失突变株（ΔatpI、ΔatpE1和ΔatpF1）在高压条件下的生长优势受到削弱，甚至丧失嗜压菌表型。进一步对基因转录水平分析发现，缺失ATPase-Ⅰ基因对ATPase基因表达水平有严重影响，即菌株在不同压力条件下的ATPase基因表达水平呈现不同程度的抑制或诱导作用，用以维持ATPase的正常运转。不同压力条件下的生长和基因转录水平的表型提示ATPase-Ⅰ可能在菌株适应高静水压环境中起主要作用。此外，我们对不同压力培养条件下胞内ATP水平进行了检测，实验结果提示野生型菌株和缺失突变株常压条件下单位细胞ATP浓度均高于高压，缺失ATPase单基因对 ATP合成没有影响。 本研究发现代谢方式与深海菌P. profundum SS9菌株的嗜压性密切相关。同时，本研究首次比较分析了两套ATPase的性质与功能，证实两套ATPase在SS9菌株中的作用存在差异，ATPase-I可能在适应高静水压环境中发挥更重要的作用，进一步丰富了目前关于能量代谢与高静水压适应的关系的认识。