蓝细菌通过光合作用利用太阳能固定无机碳并释放出氧气，是地球上氧、碳、氮、氢等元素循环的主要参与者，又是有机物的初级生产者。由于蓝细菌细胞结构简单，主要营养代谢方式与真核生物和高等植物相似，尤其某些蓝细菌具有特殊的固氮能力和方式。因此，采用蓝细菌作为细胞代谢研究模式，可以为生物学基础研究提供平台，也为微藻生物技术的发展奠定了基础。 本论文采用水华束丝藻943作为研究对象，测定了一系列生理、生化指标及代谢关键酶的变化，在细胞水平上考察不同影响因子的作用和效果，研究了不同无机碳源对蓝细菌细胞的生长、分化和衰亡的作用，以及对生长过程中氮源同化作用的影响，并结合文献报道对可能的调控方式进行了探讨。 实验首先对水华束丝藻943进行摇瓶培养，确定其生长条件。结果发现，水华束丝藻在温度为21-22℃、起始pH值为6.37，以及0.4L/min的通气量下有较好的生长，培养基中适合的无机碳源和氮源比例有利于蓝藻细胞维持碳氮代谢闻平衡，单独提高氮源(NO<,3><->-N)或碳源(CO<,2>)都会影响藻细胞的生长。在实验条件下，铵根离子可彻底抑制水华束丝藻943生长。 培养基中的无机氮源对水华束丝藻的异形胞分化有一定抑制作用，但通入CO<,2>可以诱导水华束丝藻细胞分化产生异形胞。异形胞的分化频率在一定时间内与CO<,2>的通入量有对应关系，表现为随着CO<,2>通入量的增加而增加，当NaHCO<,3>为无机碳源时，异形胞的分化频率几乎没有变化。CO<,2>浓度的增加导致细胞内碳氮比例失衡后，藻细胞没有增加吸收培养基中的结合态氮源，而是产生异形胞固氮，说明藻细胞的氮代谢存在多层次多途径的代谢调控。为进一步考查碳氮代谢关系，实验过程中测定了硝酸还原酶及6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性。结果显示，当CO<,2>含量增加时，硝酸还原酶活性有所下降，证明CO<,2>抑制藻细胞对NO<,3><->的吸收利用。测定碳氮中间代谢产物2-酮戊二酸在细胞中的积累发现，2-酮戊二酸的含量与异形胞的发生频率有一定对应关系，在异形胞发生频率较高的培养液中，2-酮戊二酸的含量相应增高。 在上述结论的基础上，考察了不同无机碳对其他经济藻种生长的影响。改变培养基中无机碳源含量，测定三角褐指藻和小球藻的生长曲线、硝酸根吸收速率以及碳氮比等参数。三角褐指藻和小球藻分别在1％和3％CO<,2>含量下达到最高生长速率，测定细胞中总糖、总蛋白的积累以及碳氮比，发现细胞中总糖含量和碳氮比随着CO<,2>通入浓度的增加有一定增加，可能是由于CO<,2>浓度升高后对细胞光合作用有一定的促进作用，细胞中总糖含量升高，总蛋白积累量变化不明显。