光合蓝细菌是一类可以利用光和二氧化碳作为唯一能源和碳源的革兰氏阴性微生物。随着合成生物学策略和工具的发展和应用,改造蓝细菌成为一种替代传统石油基生产可再生生物燃料和化学品的底盘细胞逐渐成为一种可行性选择。蓝细菌Synechococcus elongatus UTEX 2973（Syn2973）具有快速生长且耐受高光高温等优良特性,因此成为光合微生物工厂的优选菌株。由于淡水紧缺,利用海水进行蓝细菌大规模培养未来不可避免。但是,Syn2973对盐胁迫敏感,因此有必要提高其盐耐受性。本研究中主要围绕从盐耐受相关转运蛋白和耐盐物质提高Syn2973耐盐性展开了研究。为了探究不同盐相关转运蛋白对Syn2973盐耐受影响,本研究在Syn2973中分别过表达了来自不同耐盐程度蓝细菌的21种盐耐受相关转运蛋白,以评估其对耐盐性的影响。结果显示三种Mrp转运蛋白的过表达显著提高了Syn2973的耐盐性。尤其是过表达来自耐盐菌株聚球藻Synechococcus sp.PCC 7002的Mrp转运蛋白,在0.4 M Na Cl条件下,此突变株细胞生长相对野生型提高了57.7%。另外,代谢组学和生物量组成分析表明,野生型和过表达7002-Mrp的菌株的耐盐机理相似,但仍具有鲜明的特征。两者都将糖酵解途径的流量重新导向蔗糖的生物合成,提高磷酸戊糖途径用于固定更多的碳源,并在高盐条件下增加了油脂含量,提高脂肪酸C18:1的百分比,降低了C16:1的百分比。过表达7002-Mrp菌株强化了这些过程,除了增加了磷酸戊糖途径外,还减少了TCA循环以合成更多的氨基酸和有机酸,并提高了NADPH和ATP含量,推测可能利于提高Mrp转转运蛋白的效率。该研究为提高Syn2973的耐盐性提供了重要的工程策略,对于理解蓝细菌的耐盐性机制具有重要意义。甘油葡萄糖苷（GG）作为相容性物质可以帮助细胞抵抗盐胁迫,也可用于蛋白保护剂,化妆品添加剂,保健食品原料和治疗剂等。与利用有机碳源的异养菌相比,以蓝细菌为底盘细胞,由CO2直接合成GG已成为一种具有潜力的合成途径。我们通过过表达不同来源的甘油-3-磷酸脱氢酶促进GG合成,发现基因Syn7942-2522对促进GG合成最为有效。进一步利用小RNA工具下调基因pgl、rfb A和glg A,使更少碳流流向蔗糖和糖原合成,更多碳流用于GG合成,结果发现,过表达基因Syn7942-2522和下调蔗糖合成途径的基因rfb A,成功的提高了GG合成,使产量达到约95 mg/L（产率为30 mg/L/D）,提高了约一倍,有望成为GG生产的候选菌株。对突变株进行不同盐浓度生长测试,发现GG产量越高,越有利于耐盐,且在0.5 M Na Cl条件下,菌株JY35（过表达基因Syn7942-2522和下调基因rfb A）生长比对照菌株JY31提高62%。进一步对JY35的中心代谢物分析,发现菌株JY35中有更多的碳流通往ADP-CLC合成GG。另外,与对照菌株相比,菌株JY35仍有较多碳流流向TCA循环用于细胞生长,推测GG合成的部分碳流可能由蔗糖转化而来。研究为后续增强GG合成改造提供了重要参考。