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随着工农业的快速发展,环境中氨排放量显著增加,水体普遍富营养化,蓝藻水华频繁爆发。研究表明,氨浓度过高时能降低光合生物(如藻类)的光合作用效率,进而抑制生长。蓝藻为富营养化(高氨)水体中优势藻类群,对氨毒害具有较强的耐受性,揭示蓝藻高氨耐受机制可为深入认识蓝藻水华出现的内在机制提供理论基础。前期通过Synechocysts sp.PCC 6803氨处理的转录谱筛选,发现高光诱导蛋白家族(Hlips)在氨处理过程中转录显著上调,暗示该基因家族在耐受氨毒害作用过程中可能发挥重要作用。高光诱导蛋白(Hlips)是一类小叶绿素结合类似蛋白家族,广泛分布于蓝藻中,参与光系统的形成。本研究在此基础之上,以Synechocysts sp.PCC 6803为研究材料,通过对hlips基因家族(hliA/B/C/D四个基因)的敲除及表型分析探究其在耐受氨毒害中的功能。结果表明,各单突变藻株氨敏感性较野生型藻株均有所增加,其中hliB-突变株最为敏感,说明其在氨耐受过程中功能最为重要。77K低温荧光数据显示,氨处理后,各单突变株在720 nm处的荧光值较野生型均有所下降,突变株在685nm处的峰均发生不同程度的蓝移,说明Hlips可能是通过维持PSI的活性和PSⅡ复合体的稳定性从而来应对氨毒害。分离细胞膜系统,免疫印迹结果显示,hliA-、hliB-藻株在氨处理后,相对于野生型藻株,其类囊体膜上放氧复合体外周小肽PsbO蛋白含量均减少,表明氨处理过程中HliA/B具有维持藻株OEC外周小肽(PsbO)的稳定性的功能。PSⅡ修复循环的测定结果显示,在氨处理条件下,hliB-C-D-、hliA-C-D-)藻株的PSⅡ修复能力基本相同,hliA-B-D-、hliA-B-C-藻株基本没有PSⅡ的修复循环,表明HliA/B参与PSⅡ的修复循环,而HliC/D不参与此过程。同时敲除hliA/B后,藻株在氨处理后失去PSⅡ的修复能力,而hliC-D-依然具有明显的PSⅡ修复,进一步表明HliA/B在维持PSⅡ的修复过程中功能极其重要。氨处理后,对两种双突变藻株进行林肯霉素处理,免疫印迹检测各藻株Dl蛋白含量,显示hliC-D-藻株D1蛋白发生较大程度降解,而hliA-B-藻株D1蛋白基本未降解,说明HliA/B在PSⅡ损伤后的D1蛋白降解过程中发挥功能。非光化学淬灭(NPQ)结果显示,在氨处理后的hliC-D-藻株NPQ值明显低于hliA-B-,表明HliC/D参与藻株在氨处理后的非光化学淬灭过程。综合上述结果,HliA/B主要通过参与PSⅡ修复循环及维持OEC蛋白复合体的稳定,进而保证藻株对高氨的较强耐受;而HliC/D则通过耗散氨损伤过程中PSⅡ反应中心中过多的能量而起到减轻氨毒害的作用。