相比生物乙醇,丁醇具有更好的理化性质,是一种极具发展潜力的新一代生物能源。近些年的研究表明可以利用光合蓝细菌作为细胞工厂直接从CO2生产生物丁醇,但是蓝细菌对丁醇的耐受性很低,严重限制了丁醇生产的经济可行性。因此提高其对丁醇的耐受性对利用蓝细菌生产生物燃料有着重大的意义。最近,基于实验室的微生物适应性驯化已经越来越被推崇为一种筛选并富集有利基因以得到高溶剂耐受菌的有效方法。我们以光合蓝细菌的模式生物——集胞藻PCC 6803为研究对象,采用适应性驯化的方法对其进行丁醇驯化,以提高其对丁醇的耐受性。经过约600天的连续驯化培养,传代至126代,丁醇耐受浓度由最初的0.20%(v/v)提高到0.65%(v/v),耐受能力增强了225%。为了探究逐步提高的丁醇耐受性在细胞代谢水平上的影响,我们结合利用了LC-MS和GC-MS技术对野生株和不同阶段的驯化株进行了代谢物组的研究,考察了驯化过程中代谢物的变化。通过主成分分析(PCA)我们发现在驯化过程中集胞藻PCC 6803的代谢物组逐渐的发生偏移,并初步找到了一些可能的丁醇处理生物标记物,主要包括不稳定的3-磷酸甘油酸(3PG)、6-磷酸果糖(F6P)、6-磷酸葡萄糖(G6P)、磷酸烯醇丙酮酸(PEP)、5-磷酸核糖(R5P)和DHAP;另外,通过加权关联网络分析(WGCNA),我们找到了9个与丁醇耐受性高度相关的代谢模块以及3个关键代谢物(甘油、硬脂酸和L-丝氨酸),可能在细胞对抗丁醇的过程中发挥一定的保护作用。本文第一次从时间维度上探索了驯化过程中丁醇耐受性在集胞藻PCC 6803代谢水平的应答情况,找到了一些可能的丁醇处理生物标记物,为进一步研究丁醇抗性、构建高丁醇耐受性菌株提供可能的靶点。