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本论文主要分三部分：一是利用激光扫描共聚焦显微镜在蓝藻细胞内建立两种活体内荧光成像技术平台：荧光漂白恢复技术(fluorescencerecoveryafterphotobleaching，FRAP)和荧光共振能量转移技术(fluorescenceresonanceenergytransfer,FRET)；二是利用FRAP技术研究与蓝藻状态转换有关的藻胆体的动态扩散及其驱动力和调控因素；三是利用活体内FRET技术初步探讨了蓝藻NAD(P)H脱氢酶复合物的亚基之间的距离及相互作用。
后基因组时代的到来要求对生物大分子尤其是蛋白质的结构、特点及其相互作用的研究由体外转向体内。活体内荧光成像技术的出现使得研究活细胞生理状态下蛋白质的动态变化成为可能。本论文分别利用两种模式蓝藻：Synechococcussp.PCC7942和Synechocystis.PCC6803建立了在蓝藻活细胞内进行FRAP和FRET实验的技术平台，用以研究活细胞生理状态下蓝藻光合膜蛋白的动态变化。
在蓝藻活体内利用FRAP技术的研究已经表明藻胆体可以在类囊体膜上快速的自由扩散，且该动态扩散对蓝藻的状态转换是必需的。但是藻胆体扩散的驱动力及调控因素仍然未知。FRAP是在细胞生物学中被广泛用于测定生物体系动态性包括生物膜组分动态扩散的一种技术，其原理是利用高强度激光将细胞内一小部分区域的荧光分子漂白，然后通过记录该区域随后的荧光恢复，检测周围未漂白区域内的荧光分子与漂白区域荧光分子的交互扩散。本文利用FRAP技术和77K低温荧光发射谱研究了PQ的结构类似物—对苯醌(BQ)对蓝藻Synechococcussp.PCC7942的状态转换和藻胆体动态扩散的影响。结果表明：BQ在暗中可以诱导蓝藻向状态1转换，且将蓝藻固定在状态1。同时，BQ处理显著影响了藻胆体在类囊体膜上的动态扩散，使多数藻胆体被固定在类囊体膜上，不能进行自由扩散。据此我们推测PQ库的氧化还原状态参与调控藻胆体的动态扩散，并提出了PQ库氧化还原状态调控藻胆体动态扩散及状态转换的假想模型。
NAD(P)H脱氢酶复合物(NDH)是近年来在蓝藻和高等植物等的类囊体膜上发现的另一类膜蛋白复合体，在蓝藻中参与呼吸和循环电子传递及参与CO2的吸收，对于蓝藻许多重要生理过程是必需的。但蓝藻NDH复合物的体外完整分离尚未实现，其完整的亚基组成也存有争议。本论文利用绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein，GFP)的变种黄色荧光蛋白(yellowfluorescentprotein，YFP)和青色荧光蛋白(cyanfluorescentprotein，CFP)分别标记Synechocystis.PCC6803NDH复合物的D4亚基和CupB亚基，利用FRET技术拟研究这两个亚基在活细胞生理条件下的相互作用及在不同生理状态下的距离变化，即NDH复合物结构的动态变化。利用三种不同的方法检测FRET信号：激活发射，受体光漂白，供体漂白动力学方法。结果表明：蓝藻活体内进行FRET研究干扰因素很多，背景荧光较强，由于转入的荧光蛋白的表达量相对于背景荧光较弱，致使信噪比很低，FRET实验的初步结果不理想。另外，在实验过程中，通过405nm激光的XYT扫描，在465-565nm范围内发现一个类似光激活的现象，猜测该现象可能与强光胁迫下类胡萝卜素的光保护作用有关。