鱼腥藻PCC7120为丝状固氮蓝藻,在缺氮条件下,沿藻丝大约每隔10个营养细胞分化出一个能固氮的异形胞。异形胞是高度特化的细胞,制造微氧环境进行固氮作用。异形胞分化由两个主调控基因ntcA和hetR协调控制。虽然关于异形胞分化已有大量深入的研究,但相关基因的表达如何调控大多不太清楚。本实验室曾利用gfp启动子探测质粒构建鱼腥藻PCC7120基因组DNA文库,筛选鉴定了一批在异形胞发育中调控表达的基因。本研究利用一系列含有启动子-gfp融合表达的穿梭质粒,研究参与异形胞分化的一些基因的调控关系。　　 本论文开展的研究和取得的结果分为3部分:　　 一、以启动子PpsbA驱动hetR过量表达,检查对其它基因转录的影响。把携有PpsbA-hetR的基于RSF1010的质粒转入到含有启动子-gfp和pDU1复制位点质粒hetF突变株中,在所检查的28个基因中,发现hetR上调可直接导致异形胞分化所需基因hetZ的转录上调。在同样的遗传背景下,提高ntcA和nrrA的表达不能促进hetZ的转录。　　 二、检查patA和patB对异形胞分化相关基因的转录的影响。发现在patA突变株中,PhetZ-gfp和PpatA-gfp在末端异形胞相邻的营养细胞中形成逐渐削弱的GFP荧光梯度。在patB突变株中PnifB-gfp不能表达。　　 三、用EMSA实验检查NtcA与一些预测具有NtcA结合位点的基因上游序列的特异结合。发现与异形胞图式相关的基因patS的启动子中有一个结合位点,在异形胞中表达下调的alr0487和alr7219基因上游序列各有2个NtcA特异结合的位点。alr0487功能未知,alr7219编码一个二元调控系统的应答蛋白。通过特异和非特异竞争证明了蛋白-DNA结合的特异性。　　 本研究得到以下主要结论:　　 1.hetR可能直接调控hetZ(alr0099)的转录表达；　　 2.patA能调节自身和hetZ在营养细胞中的表达,patB能调节nifB在异形胞中的表达；　　 3.NtcA蛋白能直接与patS,alr0487和alr7219基因的上游调控序列相结合。