集胞藻PCC6803作为古老的光合生物,具有遗传背景清晰,天然外源DNA转化系统,可操作性强等特点,成为蓝藻代谢研究的模式生物。类胡萝卜素是人体内维生素A的主要来源,具有抗氧化、免疫调节、抗癌等作用。前期初步推测集胞藻PCC6803中slr0681基因在类胡萝卜素代谢中有重要作用。本研究以集胞藻PCC6803（WT）为研究对象,Blast分析结果表明slr0681基因可能与类胡萝卜素代谢相关,但在类胡萝卜素代谢中的具体功能尚不清楚。本实验通过基因工程手段构建了slr0681基因缺失载体pΔslr0681载体质粒,利用插入失活手段,经卡那霉素的连续抗性筛选,获得了slr0681基因插入失活突变藻株Δslr0681。我们研究并分析了slr0681基因的缺失对于集胞藻PCC6803生理活性、类胡萝卜素以及光系统相关基因的影响。通过对WT和Δslr0681突变株的比较,以期发现slr0681基因的缺失对藻株生理活性及光合作用的影响,从而分析研究slr0681基因在藻体内的调控机制,为后续利用合成生物学策略提高微藻类胡萝卜素代谢奠定基础。同样藻株生理活性的改变受生长环境的影响,为进一步了解slr0681基因与盐、氮和光之间的相关性,将WT和Δslr0681突变株在高盐、缺氮和高光的胁迫处理条件下培养,从而分析slr0681基因与盐、氮和光之间的内在联系,为促进微藻在生物能源上的应用提供理论依据。研究结果表明:正常培养条件下,Δslr0681生长情况和总类胡萝卜素含量低于WT,总类胡萝卜素含量差距最大时达1.23μg/m L。Δslr0681 PSI中基因表达量比WT低,PSII中基因表达量与WT差异不大。高盐胁迫条件下,初期WT高盐胁迫适应能力更强,Δslr0681生长有较长的延缓期。WT叶绿素a含量第4天时明显高于Δslr0681,差值为1.40μg/m L。Δslr0681中PSI中psa A、psa B和PSII中psb B基因表达量分别是WT的3.4、1.9、2.1倍。这可能是由于slr0681基因的缺失导致更多的有毒Na+排出,增强了集胞藻的耐盐性,从而促进了高盐胁迫下的Δslr0681的生长,并增加了总类胡萝卜素的含量。缺氮胁迫条件下,Δslr0681 PSI中psa A、psa B、psa L基因的表达量分别是WT的2、3、6.3倍。表明slr0681基因的敲除,可以增强PSI的活性,使PSI中相关基因的表达量增加。高光胁迫条件下,WT的总类胡萝卜素和叶绿素a含量均高于Δslr0681,总类胡萝卜素含量差值最大时为1.817μg/m L,叶绿素a含量差值最大时为1.467μg/m L。Δslr0681 PSII的psb A2、psb D、psb B基因的表达量较WT低,分别降低了86%、65%和54%。由于slr0681基因的缺失导致净光合作用速率的降低,从而抑制了高光胁迫下的Δslr0681的生长,进而抑制Δslr0681中类胡萝卜素的积累。高光条件下,slr0681基因的敲除使PSII中相关基因的表达降低。基于以上研究及结果,slr0681基因与类胡萝卜素代谢相关,是抗盐的调节因子;缺氮和高光胁迫条件下,slr0681基因都会对光合作用有所影响。