鱼腥蓝细菌PCC 7120是一种丝状多细胞蓝细菌。其菌丝上的营养细胞通过光合作用进行碳素同化。而在缺乏化合态氮源的条件下,菌丝上约15～20%的营养细胞分化出行使生物固氮功能的异形胞。异形胞将固定的氮源传递给邻近的营养细胞,而营养细胞则将固定的碳源输送给异形胞,二者协调工作以维持菌丝的正常生长。光合作用、固氮作用、细胞分化、细胞交流以及胁迫应激这些生理活动需要精密而复杂的信号转导网络来实现。蛋白激酶是信号转导网络的重要组成部分,在接收上游信号后能催化靶标蛋白发生磷酸化,将信号传递到下游,以此调控细胞的一系列生理活性。蛋白激酶家族主要分为三类:His蛋白激酶家族、Ser/Thr或Ser/Tyr蛋白激酶家族,以及Tyr蛋白激酶家族。其中,His蛋白激酶是典型的原核细胞二元信号转导系统的组成部分;而Ser/Thr蛋白激酶过去则被认为主要存在于真核细胞中。随着人类认知的进步,人们发现Ser/Thr蛋白激酶也广泛存在于蓝细菌、古细菌以及不少病原菌类群中,并且有些Ser/Thr蛋白激酶与His蛋白激酶偶联——分别作为不同结构域而同存于一个蛋白中。在鱼腥蓝细菌PCC 7120中,Ser/Thr蛋白激酶与His蛋白激酶偶联的例子是HstK家族。其13个成员均含有一个位于氨基端的Ser/Thr蛋白激酶结构域和一个位于羧基端的His蛋白激酶结构域。Pkn41和Pkn42是HstK家族的两个共转录成员。其基因启动子区域存在蓝细菌氮代谢全局调控子NtcA的识别位点,并且二者的缺失突变体不能有效吸收铁元素,暗示这两个蛋白激酶可能同时参与氮代谢与铁代谢。而在HstK家族成员的两个蛋白激酶结构域之间还至少存在着一个GAF结构域。GAF结构域是一个进化上保守的家族,通常参与信号分子的识别与结合。为了探寻Pkn41和Pkn42上游的信号输入,我们分别将它们的GAF结构域单独在鱼腥蓝细菌体内进行超量表达,将会导致菌丝在不缺乏化合态氮源的条件下大量分化出异形胞。该结果暗示Pkn41、Pkn42的GAF可能结合某种参与碳氮代谢的信号分子,从而给细胞带来错误的缺氮信号。然而由GAF引起的异形胞表型不稳定,这可能是由于GAF给细胞带来了代谢压力,迫使细胞筛选出相应的抑制突变。除开二次突变以外,我们证明用来表达GAF的pRL25T衍生质粒复制不稳定是造成表型不稳定的重要因素。pRL25T的质粒复制区域源自念珠蓝细菌PCC 7524的内源质粒pDU1。pDU1衍生质粒数十年来已经被广泛应用于整个蓝细菌研究领域,为人类对蓝细菌的认知作出了不可磨灭的贡献,然而对于pDU1衍生质粒在鱼腥蓝细菌PCC 7120中相对拷贝数的研究还很有限,前人报道的两个数据分别为1和17。我们发现pRL25T空载体在蓝细菌中的相对拷贝数低而且稳定（最低值为0.53）。一旦pRL25T携带外源基因,其复制就可能开始失去稳定性:如果重组菌株中的外源基因不被表达,则质粒的相对拷贝数低而稳定,如果外源基因受诱导表达,则质粒的相对拷贝数增高,最高值达到1,812。而且质粒在不同的重组菌株中,或是在同一菌株的不同克隆中,甚至在同一克隆的不同菌丝中,相对拷贝数都可能发生显著变动。这种变动与菌体表型的变化直接相关。