铁等金属元素在生物体中起着至关重要的作用，是生物活性的关键因子。蛋白质将金属元素作为辅因子介导不同的生化过程。莱茵衣藻的杯状叶绿体约占细胞体积的40%，其中含有大量的铁元素，并已被证明含有折叠和组装复杂的真核蛋白质的必要机制。随着作物产量和治疗化合物需求的不断增加，细胞器作为生物反应器已经成为一大研究热点，并具有广阔的前景。我们希望可以以衣藻作为生物反应器，研究需铁蛋白FAO1、Cyb5和NifH在莱茵衣藻中对铁的利用情况。代谢和环境压力显著影响着农作物植物的最终产量。脂肪醇氧化酶是生物体中链烃和长链脂肪酸进行ω-氧化通路中的重要组成酶，广泛存在于多种农作物中，不仅对植物基础代谢，而且可能对植物发育和抗逆性都起着重要作用。并且该酶含有血红素辅基，需与铁结合才有活性。我们以需铁蛋白FAO1为研究对象，首先建立其原核表达体系，在大肠杆菌中诱导表达FAO1，并纯化目的蛋白，通过ABTS底物显色反应检测蛋白活性；其次以pDBle载体为基础，构建信号肽、Candida cloacae的fao1和His-tag融合基因的核转化表达载体，利用玻璃珠转化法将载体导入莱茵衣藻（CW15）中，使目的基因随机整合在衣藻基因组DNA中，目的基因转录后通过信号肽的作用，将FAO1定位到叶绿体中，纯化目的蛋白，通过ABTS底物显色反应检测蛋白活性；再次改造p72B-GX衣藻叶绿体转化载体，并利用改造后载体构建FAO1叶绿体转化表达载体。我们的结果表明成功建立了FAO1原核表达体系，并优化了诱导表达和蛋白纯化条件，获得了具有活性的较纯FAO1蛋白；成功构建了FAO1的衣藻核转化表达载体pDBle-TFHis，获得了转化子，重组质粒已整合到莱茵衣藻基因组中，并成功转录，纯化的FAO1蛋白检测有活性；完成了从p72B-GX到p72B-MZ的衣藻叶绿体转化载体的改造，并成功构建了FAO1衣藻叶绿体转化载体p72B-MZ-FAO1。本试验通过对FAO1的原核及真核表达进行研究，为衣藻能否作为FAO的生物反应器，进行FAO1在衣藻中对铁利用情况的研究提供试验材料，奠定试验基础。如果衣藻可作为FAO的生物反应器，对于研究高等植物的脂肪醇代谢途径以及相关衍生的，可能存在的抗逆机制都提供了一个良好的环境，还同时可能利用这些认识来改造粮食作物。试验以Cyb5和NifH为研究对象，构建信号肽、egfp和Schizosaccharomyces pombe的cyb5及Azotobacter vinelandii Lipmann的nifH融合基因的核转化表达载体，利用玻璃珠转化法将载体导入莱茵衣藻（CW15）中。结果成功构建了表达载体pDBle-b5、pDBle-bG、pDBle-TbG和pDBle-THG，获得了转化子，鉴定出重组质粒已整合到莱茵衣藻基因组中。目前绿色荧光正在检测，以期获得目的蛋白已成功定位在叶绿体中的转化子。本试验为下一步研究含铁辅基cyb5和nifH基因在莱茵衣藻叶绿体中的表达情况和功能分析奠定了基础，为研究形成红色蛋白的cyb5基因可否作为最简便的衣藻遗传转化标记基因的可能性提供实验材料，可能拓宽外源基因在衣藻中的表达研究途径提供依据。如果NifH能利用衣藻叶绿体中的铁表达出活性蛋白，我们将根据类似的实验条件，利用衣藻表达更多的含铁辅基的蛋白质和与固氮相关的基因。因此，这样的研究将给非豆科固氮作物的固氮带来希望。