在环境胁迫条件下,蓝藻NDH-1复合体介导的围绕光系统I的循环电子传递(NDH-CET)能够产生额外的ATP,可以优化细胞内ATP与NADPH的比例,改善光合作用和减少活性氧的生产。蓝藻NDH-1位于类囊体膜上,是有多个亚基组成的复合体,其中,Ndh D和Ndh F亚基有多个拷贝基因编码,形成了不同类型的NDH-1复合体。NdhK亚基的编码基因也含有两个拷贝,分别称为ndhK1与ndhK2。最近的结构生物学指出NdhK1亚基含有铁硫簇,参与NDH-1复合物内的电子传递。尽管NdhK2与NdhK1具有很高的同源性,但其功能却鲜有报道。先前研究指出,在生长条件下,ndhK2在野生型集胞藻6803(WT)中不发生转录,但在ndhK1基因缺失时发生转录。在此基础上,本论文进一步揭示了蓝藻NdhK2蛋白适应环境胁迫的功能机制。主要研究结果简述如下:(1)通过RT-PCR等检测手段,我们发现高光胁迫诱导了ndhK2转录。这一结果暗示NdhK2工作在高光条件下。(2)为了揭示在高光胁迫条件下ndhK2的缺失是否会对NDH-CET活性有影响,我们首先通过分子生物学等方法构建了ndhK2缺失突变株(ΔndhK2),再通过叶绿素调制荧光和生长曲线等检测手段,发现在高光条件下,ndhK2删除损伤了NDH-CET活性,降低了光合活性和推延了细胞生长。这些结果肯定了NdhK2工作在高光条件下。(3)为了揭示NdhK2工作在高光条件下的功能机制,我们通过蓝绿温和凝胶电泳(Blue Native-PAGE)及免疫印迹等生化手段,分析了正常以及高光胁迫条件下WT,ΔndhK2和ΔndhK1中NDH-1复合体的稳定性。实验结果指出,在正常条件下WT、ΔndhK2和ΔndhK1中NDH-1L复合体的积累量是类似的,但在高光条件下,与WT相比,突变株ΔndhK2和ΔndhK1中NDH-1L复合体积累量明显减少。因此,在高光条件下,NdhK2对于维持NDH-1复合体的积累和稳定是必需的。这些结果提示我们:相对NdhK1,NdhK2功能是冗余的。(4)为了证实以上猜想,我们通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰氨凝胶电泳及免疫印迹等方法,分析了正常以及高光条件下WT与ΔndhK2中NdhK1的表达情况。实验结果显示:在正常条件下,WT与ΔndhK2中NdhK1的表达水平没有差别。然而,在高光条件下,WT中NdhK1的表达水平明显增多,而ΔndhK2中NdhK1的表达水平显著下降。这一结果证实上述猜想:相对NdhK1,NdhK2的功能是冗余的。综上所述,本论文首次揭示了蓝藻NdhK2工作在高光条件下,并揭示它与NdhK1之间的冗余关系。这些研究成果不仅增进了人们对蓝藻NDH-1功能机制的认识,也为多拷贝基因的研究提供了理论参考。