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蓝藻生境广泛,甚至可以在多种极端环境下生存,说明在漫长的演变过程中,蓝藻已经进化出信号转导等适应机制来应对多变的环境。丝氨酸/苏氨酸激酶是蓝藻中重要的信号转导系统,它与其他信号转导系统一起参与对外界胁迫信号的应答,但是目前丝氨酸/苏氨酸激酶在蓝藻中的研究较少。前期研究结果表明丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC可能参与对高温胁迫的响应,但是对于SpkC如何响应高温胁迫,以及在高温胁迫中的调控作用缺乏研究。本研究对高温胁迫下丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC的响应情况进行研究,为揭示丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC在信号转导系统中的调控机制提供线索。首先,采用同源重组的方法,构建spkC基因完全敲除突变株;然后以野生株和突变株为材料,研究二者在高温胁迫下的生理生化特性。在高温胁迫下,突变株AspkC的生长速率明显慢于野生株,突变株中叶绿素、类胡萝卜素等光合色素的含量也与野生株存在明显差异;高温短期胁迫下,突变株中对光合系统Ⅱ活性明显下降;高温胁迫处理后,即使置于正常生长条件下,突变株也无法恢复正常生长;光合系统Ⅱ活性恢复程度也较野生株低。以上实验结果提示spkC基因的缺失会导致集胞藻PCC 6803对高温胁迫的响应出现缺陷,SpkC在高温胁迫中可能起正调控的作用。最后,通过转录组测序的方法比较高温胁迫下野生株和AspkC突变株的差异基因表达情况。表达差异显著基因为184个,其中上调基因88个,下调基因96个。GO富集和KEGG富集的结果表明差异基因参与了翻译、叶绿素合成等多种生理过程,说明高温胁迫下SpkC对这些生理过程有调控作用,这也与生理表型一致。对这些差异基因进行进一步分析,SpkC对8个热诱导基因有调控作用,这从转录水平上证明了其参与了高温胁迫的响应;信号转导系统相关基因中,spkC基因敲除后,RNA聚合酶σ因子sigH、sigG的转录水平上调,sigE表达量下调,组氨酸激酶编码基因hik16表达量上调,反应调控蛋白编码基因slr6040、rre41、rre34下调。以上结果表明SigH、SigG、SigE、Slr6040、Rre41、Rre34可能为SpkC在信号转导中的下游组分,而组氨酸激酶Hik16与SpkC可能在高温胁迫的响应上存在协同关系。