每天随时刻变化的昼夜间光照和温度等环境因子的变化,会引起生物体自身行为、生理和代谢等方面的节律性变化。生物体内在的计时系统-生物钟产生的内源昼夜节律性时间线索,是生物体能够感知环境因素的周期性变化,并引起自身代谢变化的根本原因。原核生物蓝藻Synechococcus elongatus PCC 7942（S149）的生物钟系统以翻译产物钟蛋白作为转录因子,来反馈控制核心钟基因的转录节律性,进而输出生物钟产生的内源时间信号,协调细胞的日常生命活动的昼夜有序进行。当前论文的研究内容如下:本论文首先以野生型蓝藻S149、生物钟输入途径关键基因敲除蓝藻ΔCikA、氧化还原稳态调控关键基因敲除蓝藻ΔGS、ΔTR和Δ2-Cys Prx等突变体作为实验对象,在使用外源施加氧化剂（甲基紫精,MV）和还原剂（硫代硫酸钠,ST）干扰细胞内氧化还原稳态的情况下,统计不同突变体蓝藻藻株的生长情况,初步评估了氧化还原稳态维持异常和环境时间线索输入异常对蓝藻生活力的影响。结果显示:正常生长条件下,各藻株的生长情况与野生型蓝藻S149相比无明显差异;在终浓度为100 m M ST处理条件下,各突变体藻株的生长表型与野生型藻株相当,因此不具有统计学上显著的差异性;在终浓度为1μM MV处理条件下,ΔGS、ΔTR和ΔCikA单敲突变体与野生型蓝藻S149相比,其相对生长被MV显著抑制,d2Cys/d CikA双敲系的生长表型与d2Cys单敲除系相当,但显著好于d CikA单敲除系,d2Cys/d GS双敲突变体藻株在MV处理条件下几乎无法存活。这些结果暗示:蓝藻中2-Cys Prx基因和GS基因在调控细胞氧还-还原稳态中存在功能叠加（或冗余）,同时二者也在生物钟输入途径的功能调控过程中起着非常复杂的调控作用。接着,实验通过在野生型蓝藻S149和氧化还原稳态维持相关基因的敲除突变体蓝藻中检测C和CikA等生物钟基因的时序表达模式,分析了TR、GS和2-Cys Prx等基因在蓝藻生物钟节律性调控中可能的作用。结果显示:在正常生长条件下,C基因和CikA基因在野生型蓝藻S149、ΔGS、ΔTR、ΔCikA和Δ2-Cysprx中表现出明显的节律性时序表达模式;在终浓度为1μM MV处理条件下,在ΔCikA突变体中,C基因节律性表达的振幅显著降低,而在d2Cys/d CikA中C基因丧失了节律性表达模式。在ΔGS-2Cys Prx双敲株系和ΔTR-2Cys Prx双敲株系中,C基因也丧失了节律性时序表达模式。此外,实验还发现:在Δ2-Cys Prx中CikA基因表达的节律性完全丧失。在ΔGS突变体中,CikA基因的表达表现出时序波动但节律性丧失的表型。这些结果表明:2-Cys Prx和GS基因以类似的方式对生物钟输入系统关键基因CikA的表达产生影响;而2-Cys Prx、GS或TR等氧化还原稳态调控关键基因的缺失严重干扰了生物钟的节律性表型;当氧化还原稳态调控关键基因和CikA同时缺失时则导致生物钟节律性表型的进一步恶化,直至生物钟节律性的完全丧失。最后,论文实验探究了在终浓度为1μM MV处理条件下,ΔGS、ΔTR中Prx-SO2/3标签节律性的表型。结果显示:MV处理造成蓝藻细胞内源ROS增加,并应激诱导了Prx蛋白更多参与细胞内ROS活性清除的工作,进而严重干扰了Prx-SO2/3标签的节律性维持。