摘要: 蓝藻又称蓝细菌，是一种古老的原核生物，可以进行有氧光合作用。与植物一样，适宜的光照条件对于蓝藻细胞的生长发育极其重要。在亿万年的进化过程中，许多蓝藻进化出主动寻找更适宜的光照条件的能力，这一过程称为趋光性。在圆形模式菌株Synechocys... 展开 蓝藻又称蓝细菌，是一种古老的原核生物，可以进行有氧光合作用。与植物一样，适宜的光照条件对于蓝藻细胞的生长发育极其重要。在亿万年的进化过程中，许多蓝藻进化出主动寻找更适宜的光照条件的能力，这一过程称为趋光性。在圆形模式菌株Synechocystis sp.PCC6803中，蓝藻的趋光行为和潜在的分子机制已经得到了广泛研究。对该模式菌株的研究和序列分析表明，蓝藻中包含许多光受体（CBCR），它们是含有GAF结构域的光感受器。现已有文献报道了许多具有从紫外光到远红光的光谱范围的CBCRs。Synechococcus elongatus UTEX3055是一株新近分离的，单细胞短杆状的蓝藻，已有的研究表明其具有良好的趋光性运动能力。在这项研究中，我们通过检测UTEX3055在单一波长光下的趋光运动，系统地研究了UTEX3055趋光性运动的响应光谱。我们的结果表明，UTEX3055在暴露于405nm和450nm的短波长光照条件时表现出轻微的负趋光性，但在其他任何测试波长下均未观察到趋光性行为。此外，为了鉴定该菌株中潜在的光受体，我们运用生物信息学技术对UTEX3055全基因组进行序列比对分析，找到三个潜在的光受体。进一步的蛋白纯化和对蛋白的锌染（zinc-blot）以及吸收光谱分析结果表明，UTEX3055_2687蛋白具有结合色素分子的能力，而且在蓝光（425nm）和橙光（600nm）波段有明显吸收峰，证明了UTEX3055_2687是一个感受蓝光/橙光的CBCR。进一步在黑暗条件下监测吸收峰转换的实验表明该光受体的暗稳定状态为蓝光吸收态（425nm）。为了研究UTEX3055_2687在细胞中的功能，我们分别构建了该基因的缺失突变和超表达菌株，并对突变株的趋光性运动能力进行检测。研究结果表明，与野生型相比、缺失突变株趋光运动能力减弱，并且在菌落形态上发生明显改变，而超表达突变株则具有增强的趋光运动能力。同时我们对野生型，UTEX3055_2687缺失突变株以及UTEX3055_2687超表达菌株的生长曲线进行了测定，结果表明该基因的缺失或超标达并不影响菌株的生长。在对表型的筛选中我们还发现，由UTEX3055_2687所编码的蛋白与生物钟相关的基因没有相互作用关系，表明该光受体可能不参与UTEX3055的生物钟调控。本项研究有助于我们更好地了解蓝藻如何通过光受体来感知环境光信号，并为光遗传学的研究和应用提供潜在的CBCR。 收起