氮作为大量元素之一,无论对于低等生物如细菌、藻类等,还是高等生物来说都是非常重要的。氮元素组成生物体的蛋白质、核酸等大分子物质参与和维持生命体的正常生命活动。对于模式生物蓝藻来说,可利用的氮源也十分广泛,离子态的硝酸盐、亚硝酸盐、氨盐等,有机物如尿素和氨基酸等,一些含有异形胞的蓝藻还可以利用氮气。在众多的氮源中,由于硝酸盐分布的广泛性,近年来蓝藻硝酸盐吸收的研究取得了一定的进展。例如,人们发现了硝酸盐是通过NRT通道蛋白进入细胞内,并被硝酸还原酶和亚硝酸还原酶被还原成氨根离子,进而通过GS-GOGAT途径并入氨基酸从而组成其他含氮大分子;同时人们还发现了调节硝酸盐吸收的关键调节因子,如NtcA和PⅡ等蛋白。但是人们对蓝藻是如何应对硝酸盐胁迫以及如何通过NRT来应对这种胁迫是不清楚的。在此背景下,本论文从集胞藻6803转座子突变体库中筛选并鉴定到一个参与硝酸盐吸收的基因nm1,并对其如何参与硝酸盐的吸收做了深入的研究,主要成果如下:1)我们利用集胞藻6803转座子插入突变体库对硝酸盐敏感突变株进行筛选,我们发现了一个在正常浓度硝酸盐下可以生长,在低硝酸盐下不能正常生长的突变株—Δnm1。进一步的实验证据表明,Δnm1在低硝酸盐培养下通道蛋白NRTA明显减少。上述结果暗示着nm1可能通过调节NRT参与了硝酸盐的吸收。2)通过酵母双杂交、GST pull-down和Co-IP等蛋白相互作用技术,我们证实了Nm1与PⅡ存在蛋白相互作用。通过蛋白印记等手段,在低硝酸盐、2%CO₂背景下,我们发现nm1的删除降低了PⅡ的磷酸化水平。上述结果表明,Nm1可能是通过改变PⅡ介导的途径来参与硝酸盐的吸收。3)通过蛋白互作等实验,我们发现Nm1改变了Pip X-NtcA蛋白复合体和Pip X-PⅡ蛋白复合体之间的竞争关系,在WT中以Pip X-NtcA结合为主,可以激活下游硝酸盐基因的表达,从而可以正常吸收硝酸盐;而在Δnm1中则是以Pip X-PⅡ蛋白结合为主,使得游离的NtcA蛋白不能激活包括NRT在内的硝酸盐吸收基因的表达,进而引起致死的表型。综上所述,本研究鉴定到一个参与硝酸盐吸收的蛋白Nm1,该蛋白通过改变NRT而参与对硝酸盐的调节。我们发现Nm1是位于PⅡ的上游,通过与PⅡ蛋白结合改变了PⅡ蛋白的磷酸化,间接改变了Pip X-NtcA和Pip X-PⅡ间的竞争,改变了NRT在细胞膜上的表达量,进而参与对硝酸盐吸收的调控。