DNA复制是细胞周期中的一项重要事件,而其中复制起始蛋白DnaA和复制起点oriC是参与DNA复制起始的主要组分。有关大肠杆菌的DNA复制起始研究已经非常深入,但对于蓝细菌中DNA复制起始的相关研究目前开展得并不多。本论文用生物信息学方法预测出丝状鱼腥蓝细菌PCC 7120的复制起点oriC,这段区域是位于染色体上的dnaA基因和dnaN基因之间、含有6个DnaA box并且富含AT的415bp的区域,将oriC连入不带有蓝细菌复制子的载体pRL271Ω,再将其转入单细胞的集胞蓝细菌PCC 6803中,抽提转化子总DNA,通过以下方法验证含有oriC的质粒可以在PCC 6803中进行复制：第一,设计引物对总DNA进行重叠延伸PCR,经过两轮扩增验证；第二,将总DNA转化大肠杆菌,抽提质粒进行酶切验证；第三,将总DNA重新转入野生型集胞蓝细菌PCC 6803,得到转化子以后抽提总DNA,进行PCR扩增验证转化子中含有原质粒；第四,将总DNA酶切后进行Southern杂交验证；第五,将oriC区域和不带有蓝细菌复制子的载体pBluescript连接后,将质粒转入野生型集胞蓝细菌PCC 6803中,通过抽提总DNA,转化大肠杆菌验证,确认该质粒也可以在体内进行复制。通过以上实验证实,本研究所预测的鱼腥蓝细菌PCC 7120的复制起点oriC具有起始DNA复制的生物学功能。 鱼腥蓝细菌PCC 7120是一种丝状固氮蓝细菌,在缺乏氮源时5-10%的细胞会分化成异形胞进行生物固氮。对于蓝细菌细胞周期中复制起始和异形胞分化之间的关系,目前还没有相关的报道。本研究分别将oriC区段以及整个dnaA-oriC-dnaN区域连入载体pRL271Ω,获得质粒pRL271ΩoriC和PRL271ΩdnaAN,通过接合转移将重组质粒转入鱼腥蓝细菌PCC 7120中,得到的转化子分别命名为MoriC和MdnaAN。由于重组质粒和染色体具有同源区段,因此在转化子中发生了同源交换,导致染色体含有2个拷贝的oriC区域以及整个dnaA-oriC-dnaN区域。对菌株MoriC和MdnaAN进行缺氮诱导后,菌株的生长速度减慢,24小时能形成正常的异形胞,随着缺氮时间的增加,会出现多个连续的异形胞。通过Real-time RT-PCR的方法对异形胞形成的关键调控基因hetR和hetN进行了分析,结果显示突变体中这两个基因的表达和野生型相比都发生了显著的变化。由该结果可以推测,oriC和dnaA的平衡可能对异形胞的发育比较重要,载体上的复制起始相关因素和染色体发生单交换以后,会导致异形胞发育异常的现象发生。