小RNA(small RNA，简称sRNA)是一类生物体内具有调控功能的非编码RNA分子的总称，主要通过与靶蛋白结合而调节蛋白功能或者与靶mRNA碱基互补配对而调节基因的表达。在原核生物中发现了大量的sRNA分子，它们主要在转录和转录后水平调控功能基因的表达，尤其在光合作用、生物固氮、适应胁迫环境乃至物种进化等方面具有十分重要的调控作用。蓝藻是地球上最古老的光合放氧生物，种类繁多并且广泛分布于地球的各个生态系统中。在蓝藻中存在一套完整的sRNA调控网络，用于维持细胞的生长和适应外界的胁迫因子。在本研究中作者围绕蓝藻的模式生物集胞藻PCC6803，分析了正常培养条件下sRNA的调控网络以及高光胁迫条件下sRNA的应答机制，同时鉴定并分析了若干个sRNA在体内的表达情况，并对一个新发现的sRNA RbclR的生理功能和调控机制进行了深入地探讨。　　主要研究内容和结果如下:　　1.在正常培养和高光胁迫条件下集胞藻PCC6803中sRNA调控网络的研究。将正常培养与高光胁迫条件下的集胞藻PCC6803进行了sRNA的高通量测序分析，将获得的原始转录本在基因组序列上进行匹配和筛选，分别在两个数据库（对照库和高光库）中获得了16，192和12，035个预测的sRNA，其包含的reads（高通量测序平台产生的序列标签就称为reads）分别占总转录本的3.96％和2.40％。为了减少转录本在高通量测序过程中受到污染而产生的假阳性，作者将预测的sRNA进一步筛选，除去reads＜10的sRNA，从而分别获得5，261和3，380个sRNA。在本研究中，根据sRNA序列在基因组上的位置，将其分为三种类型:asRNA(antisense sRNA)、IGR(intergenicregion of sRNA)和5LR(5leader region of sRNA)，其中对照库中包括4，664个asRNA，433个IGR，164个5LR;高光库中包括3，009个asRNA，284个IGR，87个5LR。分析这两个数据库中的sRNA发现，它们的序列长度主要集中于60-310 nt范围内，且趋势呈现正态分布;在各个序列长度区间，两个数据库中的sRNA数量和reads数均有差异，这表明高光胁迫处理对于集胞藻PCC6803细胞中sRNA的数量和丰度均有明显的影响。同时作者挑选了数据库中的25个sRNA，通过32P同位素标记的NorthernBlot实验进行生物学分析，其中14个sRNA获得验证，阳性率达到56％;其中8个sRNA通过RACE分析获得了完整的序列，并通过Mfold软件预测了其稳定的二级结构，为后续sRNA的功能研究奠定了基础。　　2.集胞藻PCC6803中asRNA RbclR调控机制的研究。通过Northern Blot和RACE实验验证了RbclR的存在并获得了其完整的序列，并通过生物信息学方法预测了其靶标为rbcL基因。RbcL是组成1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(RuBisCO)的关键大亚基，而RuBisCO是光合作用中决定碳同化速率的关键酶，它在光合作用中卡尔文循环里催化第一个主要的碳固定反应，将大气中游离的二氧化碳转化为生物体内储能分子，也是地球上含量最丰富的蛋白质。为了研究RbclR在细胞中的功能，作者构建了RbclR过表达株与敲降株，分析了突变株在四种与光合作用相关的胁迫条件下（高光、弱光、高温、缺碳）靶基因的表达情况，结果显示RbclR对于rbcL基因的表达存在一定程度的正调控作用，并且在大肠杆菌中进一步验证了该正调控作用。另外作者在正常和缺碳培养条件下分析RbclR突变株的生长速率和固碳能力，结果显示RbclR敲降株在正常培养条件下出现生长缓慢、光合效率下降的现象，这与缺碳胁迫条件下细胞的生长参数类似，说明RbclR对集胞藻PCC6803的光合作用尤其是碳同化具有调控作用。　　本论文研究结果说明，集胞藻PCC6803的sRNA数量庞大且作用广泛，参与了各种生命活动和代谢途径。通过高光胁迫环境下细胞中sRNA的数量和丰度变化情况，我们发现了sRNA调控网络对细胞在胁迫环境适应过程中的重要作用。在多种与光合作用相关的胁迫环境中，RbclR对于rbcL基因的表达均存在不同程度的正调控作用。在细胞中RbclR可能通过与rbcL mRNA碱基互补配对隐藏了RNase E的切割位点，从而阻止了RNase E对单链rbcL mRNA的切割作用，完成了RbclR对于rbcL基因表达的正调控作用。