面对外界环境的不断变化,生物体通过相应的响应机制进行调控,以维持体内的平衡,从而适应环境中的各种胁迫,其中S2P蛋白酶介导的膜内蛋白水解机制是一类保守的细胞响应外界环境胁迫的机制。集胞藻PCC6803作为地球上最早出现的光合自养微生物,结构简单,是研究生物体适应环境胁迫优选的模式生物,它含有4个S2P蛋白酶,分别为:Sll0862、Slr0643、Sll0528和Slr1821,均参与着集胞藻对各种环境胁迫的响应。本文主要对Slr0643和Sll0528两个S2P蛋白酶在适应环境胁迫中的功能进行了探究,并通过转录组学和代谢组学技术分析了Slr0643参与葡萄糖混养胁迫的机制。同时,尝试在集胞藻PCC6803中构建CRISPRi系统,以期达到同时抑制4个S2P蛋白酶基因的目的,为进一步探究S2P蛋白酶的各种功能奠定基础。得到的研究结论如下:(1)通过转录组学数据分析Slr0643蛋白在葡萄糖混养下的基因调控机制,结果显示出集胞藻通过上调铁的摄取转运途径、氮的利用途径以及ATP和蛋白的合成途径,下调无机碳的摄取等途径来适应葡萄糖混养胁迫。然而,在Δslr0643突变体中,铁吸收和代谢相关的基因的上调受到阻碍,甚至表现出下调,这些结果表明Slr0643对铁吸收和代谢的相关基因在混养情况下起着正调控的作用。通过研究Δslr0643突变体在缺铁条件下的生理表型,发现在不含铁的培养基中,短期内(5天)Δslr0643突变体生长基本不受影响,而经过长期的培养(20天),藻液颜色呈现出不健康的黄色,细胞状态变差,综合转录组学结果,说明slr0643参与了与铁离子吸收和利用相关的基因的调控,进而影响了细胞对铁离子的吸收。(2)基于气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术的代谢组学分析,对Slr0643蛋白调控集胞藻PCC6803葡萄糖混养适应的机制进行了研究。通过对野生型藻株和Δslr0643藻株在2.5 m M葡萄糖混养过程中细胞内代谢物进行鉴定,发现了显著差异代谢物各11种,其中,有9种差异代谢物在野生型藻株混养过程中含量明显上升。通过对各时间点下突变体相对于野生型的差异代谢物所参与的代谢通路进行富集分析发现,发现差异物质主要富集在三羧酸循环、丙酮酸代谢、丁酸甲酯代谢、谷氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成、淀粉和蔗糖代谢、烟酰胺代谢、磷酸肌醇代谢这8个代谢途径,表明Slr0643主要是通过调控8个代谢通路来使细胞适应葡萄糖的混养。此结果表明了slr0643的缺失使细胞内多种代谢途径受损,从而使细胞无法正常利用葡萄糖,揭示了Slr0643蛋白在集胞藻葡萄糖混养适应中发挥着重要的作用。(3)通过比较基因sll0528的敲除株Δsll0528、过表达株Osll0528以及野生型在乙醇胁迫中的生长,发现在加有不同浓度乙醇1.5%、2.0%、2.5%、3.0%(v/v)的培养条件下,过表达株Osll0528的生长均优于其它两种,而敲除株Δsll0528在加入乙醇后受到强烈的抑制,几乎无法生长。此结果表明了sll0528基因对集胞藻耐受乙醇具有积极的作用,通过建立sll0528的过表达株可以提高集胞藻对乙醇的耐受能力。(4)构建了重组质粒P0168sgRNA和P3031d Cas9,以期利用CRISPRi系统同时抑制4个S2P蛋白酶,并将P0168sgRNA成功转化入集胞藻中,得到了sgRNA转化株。