集胞藻(Synechocystis sp.)PCC6803是一种单细胞蓝藻,可以利用葡萄糖进行异养生长,具有天然的外源DNA转化系统,是蓝藻分子遗传学研究的模式生物之一,其基因组测序已于1996年由Kazusa DNA研究所完成.关于蓝藻高温分子遗传学的研究较少,而且集中于光合系统.本研究通过随机插入诱变筛选到高温敏感突变株,以基因芯片方法研究了高温条件下转录谱的变化,并重点研究了糖原代谢相关基因在高温生长中的作用.主要研究内容和结果分为四个部分:第一,高温敏感突变株的筛选.测定了集胞藻PCC6803在15-45℃范围内的自养和混养生长速率,选择在40℃、混养生长作为筛选高温敏感突变株的条件.第二,高温敏感突变株的鉴定.通过反向PCR和测序确定了插入突变发生的部位.对所有突变株进行重构,都重现了高温敏感表型.对两个突变株还以野生型克隆片断进行互补获得成功.第三,高温培养对集胞藻PCC6803转录谱的影响.用基因芯片检测在高温、混养生长时集胞藻PCC6803转录谱的变化,发现在40℃培养条件下转录增加的基因有113个.结果表明:1)细胞壁肽聚糖合成有关基因表达增加;2)糖原合成酶基因及糖基转移酶基因表达增加;3)某些光合系统结构基因表达降低.第四,糖原代谢基因对高温生长的影响.本研究得到以下主要结论:(1)slr1761(编码FK-506结合蛋白)、sll0270(编码引发体蛋白n)、sll1356(编码糖原磷酸化酶)、slr0695(未知功能)、sll0726(编码磷酸葡萄糖变位酶)、sll0158(编码糖原分支酶)、slr1228(编码肽链释放因子3)和slr2143(编码L-半胱氨酸/胱氨酸裂解酶)是集胞藻PCC6803在高温下生长必需的基因.(2)混养培养条件下集胞藻PCC6803在40℃的糖原含量是30℃的6倍左右,且直链糖原比例显著增加;与此相应,一个糖原合成酶基因sll0945(glgA)在40℃表达增强.(3)glgB是集胞藻PCC6803在高温下异养生长必需的基因.(4)sll1356和slr1367都是糖原磷酸化酶基因,但前者已衍生成为一个耐受高温必需的基因,而后者在细胞内主要负责糖原分解.