发状念珠藻(Nostoc flagelliforme Berk&Curtis),俗称发菜,是一种陆生固氮蓝藻,主要分布于在我国北部和西北部的干旱与半干旱地区,具有很强的耐旱性、抗辐射性和耐盐性,是研究陆生蓝藻耐受逆境胁迫机制的良好材料。Acidic water stress protein(WSPA)是一种酸性蛋白,最先在地木耳(Nostoc commune)中发现,受UV和干旱诱导大量合成、并部分分泌到胞外多糖胶鞘中。目前,对于WSPA如何转出细胞、是否具有抗逆功能,以及如何发挥抗逆功能还缺乏进一步的研究。我们前期发现,WSPA还存在于另外两种具鞘念珠藻—发菜和葛仙米(Nostoc sphaeroides)中。本论文研究中,将不同产地发菜和地木耳的总蛋白提取后进行SDS-PAGE电泳、考马斯亮蓝染色及western杂交分析,发现各产地发菜和地木耳WSPA含量及分子量之间存在一定差异,这可能与发菜适应的不同环境压力有关。我们研究还发现,实验室长期用BG11传代培养的液体发菜中不能检测到WSPA蛋白。通过测定胁迫条件下天然发菜wspa基因转录水平变化,发现天然发菜在UV-B、NaCl、甘露醇及失水胁迫下转录水平呈现不同程度上升趋势,在复水过程中转录呈明显下降趋势。这些结果表明天然发菜wspa基因可以响应干旱等逆境胁迫。生物信息学分析表明,WSPA蛋白的N端序列十分保守,将wspa基因分段与GFP报告基因融合并在模式蓝藻Notoc sp.PCC 7120中超表达,含有N端的WSPA蛋白才能被转运到胞外,因此,推测N端与该蛋白的胞外转运有关。同时,我们也发现表达WSPA的Nostocsp.PCC7120对各种胁迫的抗性有所增强。最后,利用发菜cDNA酵母文库,对WSPA的潜在相互作用蛋白进行了初步筛选。总之,本项目研究对WSPA蛋白的进化、转运及抗逆功能进行了分析,对于深入理解发菜耐旱分子机理具有重要意义。