蓝藻铁氧还原蛋白NADP+还原酶的进化及功能研究

蓝藻起源于25-35亿年前，是最早的光合放氧生物，在生态及进化上具有重要意义。铁氧还原蛋白NADP+还原酶（Ferredoxin-NADP+ Oxidoreductase，FNR）在蓝藻光合作用电子传递中扮演着十分重要的角色，即从铁氧还原蛋白传递电子到NADP+，产生NADPH。此酶同时存在于某些细菌、真核藻类和植物中，具有重要的生理功能，且在不同物种之间有所演化。本研究拟首先通过生物信息学方法研究FNR的系统进化及功能演化，并推测蓝藻FNR关键的活性位点，进而采用定点突变、同源重组、实时荧光定量PCR等手段对其生理功能、生物学活性及作为新的分子标记的可行性和科学性进行系统研究，以期从全新的角度和更深的层次认识蓝藻FNR的功能、活性位点与功能之间的关系以及FNR在蓝藻对环境响应中所发挥的作用，建立蓝藻突变株及光系统相关基因研究模式，为进一步揭示FNR在光合生物生命活动中的意义奠定基础。

铁氧还原蛋白NADP+还原酶（Ferredoxin-NADP+ Oxidoreductase，FNR）在蓝藻光合作用电子传递中扮演着十分重要的角色，即从铁氧还原蛋白传递电子到NADP+，产生NADPH。本研究利用生物信息学方法研究了FNR的系统进化及功能演化，选择蓝藻FNR三个功能区的关键活性位点，采用敲除该基因同时转入带有相同功能的基因的回补质粒维持菌体的生长的方法进行基因突变。利用实时荧光定量PCR技术对不同胁迫条件下的七种蓝藻的FNR活性进行定量，并对其光谱学特征进行分析，我们发现藻株的生长速率决定了该基因的表达，而不同胁迫条件藻株该基因的表达是由藻株对胁迫的适应性决定的，光合效率与FNR的活性之间具有正相关性。本研究建立蓝藻突变株及光系统相关基因研究模式，为进一步揭示FNR在光合生物生命活动中的意义奠定基础。