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随着能源危机和环境污染的日益严重，光合自养原核生物蓝藻正日益成为生产可再生化学品的潜在理想宿主，但基因表达水平不足、目标产物产量低等问题限制了蓝藻产化学品的大规模应用。要实现蓝藻产化学品的工业化应用，首先要提高基因表达水平和目的化学品的产率。建立在合适工程藻基础上的代谢过程改造，不仅不会影响工程蓝藻的生长，还可促进目的化学品的产出。此外，提高宿主还原力水平是提高微生物合成化学品产量的重要手段之一。因此，提高宿主的还原力水平，获得合适的工程藻，并在此基础上获得高产目的化学品的工程蓝藻是蓝藻生物学迫切需要解决的任务。
为提高集胞藻细胞内NADPH含量，本研究利用同源重组方法，获得敲除聚羟基丁酸酯PHB合酶编码基因phaC和phaE的集胞藻Synechocystis sp．PCC6803(集胞藻6803)突变体ΔphaC&E。PCR结果证明突变体ΔphaC&E基因组中PHB合酶编码基因phaC和phaE已完全被氯霉素抗性基因取代。生长曲线结果显示ΔphaC&E的生长与野生型无明显差异，说明敲除PHB合酶编码基因phaC和phaE对集胞藻生长的影响很小。相同起始OD培养两周后，用气相色谱检测胞内PHB含量，野生藻中PHB为细胞干重的2．3％，而突变体ΔphaC&E中没有PHB生成，该结果说明敲除PHB合酶编码基因phaC和phaE能够有效阻断集胞藻中PHB合成。通过对野生藻与突变体ΔphaC&E一步比较分析，发现ΔphaC&E胞内NADPH浓度明显提高，在第三天时差异最为明显，ΔphaC&E胞内NADPH浓度是野生型胞内NADH浓度的2．85倍。总之，敲除PHB合酶编码基因phaC和phaE不仅可通过阻断副产物PHB的合成来改变碳流向，而且还可节约NADPH，使胞内还原力NADPH的水平明显提高。因此，本研究提供了一个改变碳流向和具有充足还原力的可供后续产化学品利用的工程集胞藻ΔphaC&E。
在已获得的可以改变碳流及具有充足还原力NADPH的工程藻ΔphaC&E基础上，本研究试图在该藻株中建立丁醇合成途径，以获得可以产丁醇的工程藻。首先将来自丙酮丁醇梭菌的醇脱氢酶编码基因adhE导入到上述集胞藻突变体ΔphaC&E中，并获得了突变体ΔphaC&E：：adhE。为将构建丁醇合成途径所需其它酶的编码基因crt操纵子导入集胞藻中，本研究通过卡那霉素抗性基因插入失活谷氨酰胺酶Gls基因gls而在集胞藻6803基因组中找到另外一个适合外源基因的插入位点，并构建同源重组载体pMD-HR-crt。但利用载体pMD-HR-crt转化集胞藻6803并未获得突变体Δgls：：crt。可能因为为利用pMD-HR-crt载体转化集胞藻，虽载体可转化进入细胞，但可能是因为插入片段crt操纵子和卡那霉素抗性基因片段Km太长，无法实现在基因组上的整合，导致未能获得突变体Δgls：：crt。进一步的实验可考虑将crt操纵子片段拆分成更小片段，再分别进行同源重组，进而提高片段整合到基因组上的可能性，最终获得目的工程藻。
上述工作的完成为产丁醇工程集胞藻的获得打下了一定的工作基础，可在此基础上继续开展应用集胞藻生产丁醇以及其它化学品的研究，以建立应用集胞藻进行大宗化学品生产的技术平台。