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日光中的紫外辐射，包括315-280 nm处的UV-B和280L-100 nm处的UV-C，可诱发生物体基因突变，导致癌变甚至细胞死亡。紫外辐射作用于生物体的主要靶分子是DNA碱基。由紫外辐射引起的DNA损伤主要有两种：环丁烷嘧啶二聚体(cuclobutane pyrimidine dimmer，CPD)和6-4光产物(6-4 photoproduct)。其中CPD是主要的损伤，占损伤碱基的的75％左右，而剩下的都是6-4光产物。这两种损伤都可以抑制细胞的转录和DNA的复制，因此如果这些损伤没有修复，就有致死作用。而生物体也进化了多种修复途径来修复这些DNA损伤，其中主要有光修复(photoreactivation)和核酸切除修复NER(nucleotide excisionrepair)。光修复是一种光依赖的修复途径，它是光裂合酶利用可见光的能量来修复紫外诱导的DNA损伤。光裂合酶有两种，CPD光裂合酶和6-4光裂合酶，但是一种光裂合酶只能特异地与一种DNA损伤结合，也就是说，CPD光裂合酶只能修复CPD，而6-4光裂合酶只能修复6-4光产物。
许多生物都具有CPD光裂合酶，包括大肠杆菌和酿酒酵母；而有些生物例如多数植物，就即有CPD光裂合酶，又有6-4光裂合酶。然而，目前仅从少数物种中同时克隆到这两种光裂合酶，包括果蝇和拟南芥。胎盘类哺乳动物，包括人类都没有这两种光裂合酶。到目前为止，已经从两种藻类(衣藻和团藻)中克隆到CPD光裂合酶。
盐生杜氏藻(Dunaliella salina，简称盐藻)是一种耐盐性极强的真核单细胞绿藻，它能在极端恶劣的环境中生长，并且具有较强的抗紫外能力。我们实验室已经从盐生杜氏藻中分离得到了6-4光裂合酶基因Ds64PHR。为了系统地研究盐藻的抗紫外能力，本论文在此基础上，通过同源克隆的方法克隆出了盐生杜氏藻中的第二条光裂合酶基因--CPD光裂合酶基因。然后利用生物信息软件对该基因进行分析，并通过功能互补实验和荧光定量实验对其修复活性和表达特性进行了研究和分析。
1、首次成功克隆到盐生杜氏藻CPD光裂合酶基因的全长cDNA。通过同源克隆的方法获得了盐藻CPD光裂合酶基因的EST，然后通过3’RACE和5RACE方法扩增出该基因的3’末端和5’末端。然后利用生物软件VectorNTI进行拼接，得到2206bp的盐藻CPD光裂合酶的全长cDNA。我们将该基因命名为DsPHR2。
2、盐生杜氏藻CPD光裂合酶基因的生物信息学分析。利用生物软件对CPD光裂合酶基因DsPHR2的全长cDNA进行序列分析，发现该基因的ORF为1587bp，编码529个氨基酸。通过氨基酸序列的比对发现盐藻的CPD光裂合酶氨基酸序列与衣藻、拟南芥、水稻、黄瓜等的CPD光裂合酶序列具有较高的同源性，它与水稻CPD光裂合酶的序列一致性为44.7％，与衣藻CPD光裂合酶的序列一致性为44.6％，与拟南芥CPD光裂合酶的序列一致性为43.0％，与黄瓜的CPD光裂合酶的序列一致性为43.4％。通过三级结构的比较发现，预测的盐藻CPD光裂合酶的三级结构和大肠杆菌CPD光裂合酶的三级结构也比较相似。
3、通过功能互补实验来证明盐生杜氏藻CPD光裂合酶基因的光修复能力。将盐藻CPD光裂合酶基因DsPHR2构建到载体 pGEX-4T-1，然后转入大肠杆菌紫外损伤修复缺陷株SY2(uvrA<->，recA<->，phr<->)中(SY2/pGEX-DsPHR2)，同时将空载pGEX-4T-1转入SY2作为负对照。然后用紫外光照射，接着部分用可见光修复，部分直接黑暗培养。结果发现，转入CPD光裂合酶基因DsPHR2的SY2菌株经紫外照射后的存活率比转入空载的要高很多。另外，转入CPD光裂合酶基因DsPHR2的SY2菌株经紫外照射后再用可见光修复，其存活率也比同样转入CPD光裂合酶基因DsPHR2的SY2菌株经紫外照射后直接黑暗培养的要高。这一方面说明了从盐生杜氏藻中克隆到的DsPHR2在大肠杆菌中具有修复紫外损伤的功能，另外一方面说明了要修复紫外损伤，提高SY2菌株的存活率，不仅需要有光裂合酶的作用，还需要可见光提供能量。
4、通过荧光定量PCR证明可见光、UV、高浓度盐和H<,2>O<,2>可诱导盐生杜氏藻CPD光裂合酶基的表达。将正常培养到对数生长期的盐藻暗培养24h，然后分别用可见光、UV、高浓度盐和H<,2>O<,2>来进行胁迫处理，处理到特定时间点时提取RNA，再通过荧光定量PCR的方法来检测其表达特性。结果表明可见光和UV都可以诱导盐藻CPD光裂合基因DsPHR2的表达，不过高强度的UV具有致死效应。另外高浓度盐和氧化胁迫同样可以提高盐藻CPD光裂合酶基因DsPHR2的mRNA的表达水平。
总之，我们成功地克隆到了盐生杜氏藻的CPD光裂合酶基因，并对该基因及其编码的蛋白质进行了生物信息分析。然后通过功能互补实验证明了该基因在大肠杆菌紫外损伤修复缺陷株SY2中具有光修复活性，并通过荧光定量PCR的方法检测到该基因的表达可受可见光、UV、高浓度盐和H<,2>O<,2>等胁迫条件的诱导。这样就为盐藻抗紫外机制的研究及光裂合酶的应用研究奠定了理论基础。