原生动物纤毛虫是一类高度分化的真核生物,在生命活动过程中会有一种特殊的生理状态,即在遇到缺食、虫体密集、温度剧烈变化等逆境时,会发生一系列生理和形态变化,如细胞变小变圆、分泌特殊物质形成包囊壁。当环境条件有利时又脱包囊而出。纤毛虫的这种生存机制,归根结底与其休眠机制有关,纤毛虫休眠机制的研究已经成为纤毛虫系统生物学和发育生物学的重要内容。目前对纤毛虫的这种休眠包囊现象的研究多集中在细胞的显微和亚显微结构水平上。从生化与分子水平上去研究可以更深入地了解休眠机制,更清晰地解释包囊形成前后的调控机理。本课题以腹毛目纤毛虫包囊游仆虫这种易培养和易诱导分化的纤毛虫作为实验材料,应用实时荧光定量PCR技术、双向电泳技术、质谱技术和生物信息学等技术,研究了纤毛虫休眠包囊形成前后的差异表达基因、差异表达蛋白和纤毛虫休眠包囊壁的蛋白组成,从分子水平探索纤毛虫包囊形成过程中基因和蛋白表达差异及其调控机制。所得实验结果和结论如下：1、包囊游仆虫形成包囊前后差异表达基因的筛选及分析利用实时荧光定量PCR技术对包囊游仆虫休眠包囊和营养细胞差异表达基因进行了筛选,对筛选到的基因进行了测序和搜索比对分析。结果表明,选取的128个候选基因中,有效扩增的为52个基因,即筛选到52个差异基因。其中，休眠包囊中有24个基因上调表达,28个基因下调表达,差异范围在几倍到几百倍不等。进一步对差异表达量在2倍以上的基因测序分析可知,这些差异基因是与细胞结构、信号转导、生长代谢、胁迫响应等相关的基因,提示包囊游仆虫包囊形成是由多基因协同参与的精细化调控过程。2、包囊游仆虫休眠包囊和营养细胞全蛋白的双向电泳及质谱鉴定提取了包囊游仆虫的休眠包囊和营养细胞的全蛋白,应用双向电泳和质谱鉴定技术研究了两组细胞的蛋白差异表达情况。对这两组实验电泳胶图比较分析后,共筛选出26个差异蛋白点。在两组中差异表达的有14个,另有12个蛋白点仅在包囊组中出现,为新表达。相比于营养细胞组,这14个差异表达蛋白在休眠包囊组中上调表达7个,下调表达7个,各占一半。后续鉴定新表达的蛋白,发现了丝氨酸乙酰转移酶和三甲基赖氨酸羟化酶,这两种酶在细胞的代谢和胁迫应激反应中有重要作用,其他为未知蛋白和未知功能蛋白。这些差异蛋白和新蛋白的产生表明在休眠前后细胞内发生了蛋白表达水平的变化,并且这些蛋白在细胞由活动状态转化到休眠状态过程中发挥了重要作用。3、包囊游仆虫休眠包囊壁蛋白的分离鉴定应用SDS-PAGE、质谱技术和生物信息学技术分离鉴定了休眠包囊壁蛋白的组成。结果表明,包囊壁蛋白组成复杂,含有多种结构和功能蛋白。这些蛋白主要与保护细胞、维持细胞结构、信号转导、物质跨膜运输和分泌等有关。这种由多功能蛋白和碳水化合物组成的包囊壁,为细胞抵御逆境提供了结构基础。本研究结果有利于我们了解游仆虫类纤毛虫在不良条件下休眠现象产生的原因和本质,也有助于了解真核细胞抵抗逆境的调控机制和逆境下细胞变化的调控机理,也为阐明纤毛虫的生命活动特征和规律提供重要的分子生物学资料。