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蓝藻,又称蓝细菌,是一类能够进行放氧光合作用的原核微生物。蓝藻种类繁多并且分布广泛,有些种类既可以通过光合作用进行自养,也可以利用有机碳源异养。铁氧还蛋白Ferredoxin(Fd)蛋白家族由成员众多的铁硫蛋白构成,参与了光合生物体内的线性电子传递,循环电子传递和水-水循环等,在光合生物响应外界胁迫中发挥了重要的作用。除此之外,还存在着一类与Ferredoxin蛋白同源的Ferredoxin-like(Fd-like)蛋白,这类蛋白在高等植物体内,具有调控叶绿体发育等多种重要的生理功能;但是其在蓝藻中的功能却尚未被发现。基于此,本文以集胞藻属PCC6803(Synechocystis sp.PCC 6803)为研究对象,初步探索了两个不同Fd-like蛋白在蓝藻中的生理功能。本实验以集胞藻属PCC 6803野生型(WT)为背景,分别获得了两株Fd-like基因敲除突变体Δslr1205和Δssr1041。观察了突变藻株和野生藻株在不同条件下的生长情况,包括低温(18℃)与常温(30℃)、高二氧化碳浓度(3%)与低二氧化碳浓度(空气水平)、周期光(2 h光照2 h黑暗)与连续光下的自养、混合营养(葡萄糖(Glc))和光异养(Glc+DCMU)等。实验结果表明,在所有培养条件下Δssr1041与WT均无明显表型差异,而Δslr1205在不同条件下表型差异不尽相同。在低温条件下,Δslr1205生长速率较快;当Δslr1205处于高二氧化碳浓度,以及周期光与连续光下的混合营养或光异养状态时,其生长速率都明显低于WT;而当Δslr1205处于低二氧化碳的周期光与连续光下的自养状态时,其生长速率又与野生型相差无几。利用氧电极测定光合和呼吸活性表明,自养条件下,Δslr1205的呼吸活性与WT差别不大;而混合营养与光异养条件下,该突变体的呼吸活性则小于WT。自养与混合营养条件下,Δslr1205的净光合活性都略低于野生型。除此之外,无论是自养,混合营养还是光异养,Δslr1205都含有较高的胡萝卜素以及偏黄的表型。同时,BN-PAGE表明,光异养条件下,突变体中与呼吸作用相关的NDH-1L复合体的含量明显少于WT。以上结果表明,在碳源充足的条件下,Δslr1205可能无法有效利用无机和有机碳源。对连续光下的混合营养型Δslr1205和WT进行蛋白质组研究发现,突变株中参与氮代谢的基因(如sll1452和sll1453)和参与硫代谢的基因(如slr0902)的表达量都显著下调;蛋白质组学数据还显示,Δslr1205中的α-生育酚生物合成基因slr1737上调,这与较高的类胡萝卜素含量相符。综上所述,slr1205编码的Fd-like蛋白的缺失,会造成集胞藻属PCC 6803中NDH-1L含量降低,并且呼吸与净光合作用下降。虽然突变体会上调其他与呼吸电子传递相关的基因表达量(如slr1737),却也无法完全弥补其在利用有机碳或无机碳方面的缺陷。同时,该蛋白的缺失还影响了蓝藻的氮代谢与硫代谢。因此认为,Fd-like蛋白Slr1205参与了蓝藻的碳代谢,氮代谢与硫代谢过程,行使优化蓝藻光合作用和呼吸作用的功能。