蓝藻是一类光合自养型浮游微生物,在合适的营养盐、温度和光照条件下即可大量繁殖,容易爆发赤潮或水华;另一方面,藻类做为可再生能源日益受到重视,在环境保护和资源开发领域有重要的研究价值。　　本实验以水华优势藻鱼腥藻Anabaena sp. PCC7120为对象,研究铁元素对其生长状况的影响以及铁摄取调节基因alr0957(ferric uptake regulator,fur)的表达调控作用。首先依据CyanoBase数据库提供的鱼腥藻PCC7120 fur C基因(alr0957)的序列信息设计特异性引物,用Touch-down PCR扩增得到大小约450 bp的目的片段; T-A克隆得到PCC7120 alr0957基因的完整片段,并构建表达载体pET-alr0957,转化原核表达宿主菌E.coli BL21(DE3),IPTG诱导体外表达,检测出分子量大小约19 kD的带有T7-tag和His-tag的融合蛋白pET-Fur。经过对IPTG浓度、表达时间和诱导温度的调整,结果表明,重组菌在37℃、0.8 mmol/L IPTG浓度条件下诱导8小时表达量最佳。但目前重组蛋白在细胞破碎液上清中的量很少,蛋白的表达量也有待进一步提高,需要从引物序列设计上使用偏好密码子或改变SD序列长度上改进以增加表达效率。　　另一方面,通过设计不同Fe3+浓度对鱼腥藻PCC7120的生长影响实验,研究了藻细胞在生长过程中叶绿素、蛋白质和可溶性糖含量的变化规律。　　结果表明:低浓度Fe3+(<0.5 mg/L)对藻生长起促进作用,表现在叶绿素　　含量和蛋白质含量随Fe3+浓度升高而增大;高浓度Fe3+(>0.9 mg/L)抑制藻生长,表现在叶绿素含量和蛋白质含量随Fe3+浓度增加而明显下降;藻的生长状况表现在颜色上随Fe3+浓度的增加也发生了明显的变化,当Fe3+浓度增大到一定程度时,某些基因关闭表达,生长受到明显抑制作用;Fe3+浓度在0.5-0.9 mg/L的范围内最适合藻类生长。该结果说明Fe3+浓度改变确实影响到藻细胞内正常的代谢途径,尤其是对参与光合作用的酶类产生了很大的影响,导致藻液的颜色产生了明显差异。　　选取其中长势有明显差异的3组Fe3+浓度(L:0 mg/L、M:0.5 mg/L、H:2.0 mg/L)的藻液,用Trizol法提取总RNA以分析表达情况。与M组相比较,从H组(Fe3+浓度2.0 mg/L)可清楚判断出23S rRNA、16S rRNA和5S rRNA的位置和条带亮度,只是在提取过程中有所降解;L组(缺铁)培养的藻生长近乎停滞, RNA呈弥散状,转录和翻译水平都很低,说明铁的缺失严重干扰了藻的重要生理代谢活动。　　目前对藻类铁代谢调控的研究主要集中在海洋藻,淡水藻类铁摄取基因的体外表达及突变体构建较少。本实验成功将fur基因在体外表达出带纯化标签的融合蛋白,为纯化及构建突变株奠定了良好的基础,有助于深入研究鱼腥藻 PCC7120维持铁在细胞内稳态的趋利避害的调控机制。　　本实验的创新点还在于从微量元素铁的角度切入,分析Fe3+浓度对鱼腥藻生长、代谢以及基因表达的差异,确定Fe3+浓度在0.5-0.9 mg/L的范围内最适合藻类生长,4.0 mg/L的高浓度已超出藻细胞的承受范围。无论Fe元素缺乏还是过剩,都将导致代谢失衡,转录效率降低,某些蛋白表达量发生变化,生长停滞。