光合蓝细菌集胞藻生长环境中盐浓度的变化对其生存有着很大的影响,直接利用海水进行大规模培养面临着巨大的挑战。另外集胞藻的代谢活动大多由转录调节因子调控,但是目前只有个别转录调节因子的功能得到了验证,这就限制了对集胞藻代谢途径的研究。为了探究光合蓝细菌集胞藻PCC 6803的耐盐性,在之前的研究中发现一个编码CO2固定蛋白的基因(sll1738)以及三个编码假想蛋白的基因(ssr3402、slr1339和ssr1853)在盐胁迫72小时之后表达量会有明显的变化,并且实验结果显示这些基因的相应敲除株对盐也有敏感性。为了进一步研究这些基因可能的作用机制,我们运用气相色谱-质谱联用技术对集胞藻野生株以及四个突变株进行了代谢组学分析。检测共得到60种代谢物,然后构建权重基因共表达网络来分析突变株中与盐胁迫相关的代谢模块以及中心化合物,分析结果显示与sll1734、ssr3402、slr1339和ssr1853敲除相关的代谢模块分别有2个、1个、0个和2个。与突变株相关的代谢模块中包含的代谢物有赖氨酸和棕榈酸,这说明在长时间盐胁迫中氨基酸和脂肪酸参与了集胞藻的关键保护机制。之后又用实时荧光定量PCR技术对代谢组分析结果进行了验证,验证结果显示与赖氨酸和脂肪酸合成途径相关的基因呈现表达上调趋势。本研究为集胞藻在长时间盐胁迫条件下代谢网络的响应机制探究提供了新的思路。为了进一步探究集胞藻中转录调节因子(Transcriptional Regulator,TR)的功能,我们构建了32个转录调节因子(TR)的敲除株,对这些突变株的表型进行了分析之后,又用液相色谱-质谱联用技术对其代谢组学进行了分析。分析结果显示只有四个TR突变株(Δsll1872,Δslr0741,Δslr0395和Δslr1871)与野生株在生长上有差别,其余突变株虽然在生长上与野生株没有明显区别,但是从代谢组数据上来看它们之间都能明显区分开,这说明了集胞藻中的这些TR基因在功能上是有着明显区别。在将代谢组学与系统进化关系共同分析比较之后发现有5对TR基因在代谢物聚类图以及系统进化树上都有着相近的关系,这表明每对基因有着功能的类似性。更多的基因对在进化上没有相近关系但是代谢组数据存在着很大的相似性,这说明TR基因在进化过程中发生了功能的分歧。本研究为探索集胞藻中TR的功能及其进化关系提供了新的思路。