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淡水湖泊中蓝藻水华的爆发已成为一个世界性的环境问题。在水华蓝藻的周年史中，越冬是迄今所知最少的一个环节。集胞藻PCC6803(以下称集胞藻6803)是一种单细胞嗜中温蓝藻，经过本实验室多年努力已发展成为研究蓝藻越冬机理的模式物种。它的最适生长温度为30℃左右，在寒冷光照条件(5℃、100μE·m-2·s-1)下存活率迅速下降，但经过低温(15℃)预处理却能获得在寒冷光照下的长期存活力，这就是诱导获得的寒冷光照耐受性(ACLT)。这一现象使得我们得以在实验室条件下模拟蓝藻越冬。多胺是一类碳氢链上带有两个以上氨基、亚氨基基团的有机化合物分子，广泛存在于各生物类群。蓝藻中的优势多胺主要有亚精胺和高亚精胺，但其功能未知。在本研究中，作者发现亚精胺对于蓝藻在寒冷光照条件下的存活力有显著效应，这一效应主要是基于对寒冷条件下基因表达的促进作用，而高亚精胺很可能有类似功能。其主要研究内容和结果如下。 第一，亚精胺对于蓝藻在寒冷光照下存活力的作用。分别敲除集胞藻6803亚精胺合成通路上的CASDH基因和CASDC基因，通过液相色谱分析证明均阻断亚精胺的合成。亚精胺缺失导致集胞藻RACLT（ACLT相对值）显著下降，而外加亚精胺能恢复突变株的RACLT。这说明亚精胺可促进集胞藻6803在寒冷光照下的存活力。分别检测外加腐胺，尸胺，精胺或高亚精胺的效应，结果显示，三胺类（拥有3个氨基/亚氨基）的亚精胺、高亚精胺和四胺类的精胺能使集胞藻CASDC突变株在寒冷光照胁迫下的存活力恢复到野生型的水平，而二胺类的腐胺和尸胺则没有显著作用。 第二，亚精胺对于蓝藻在寒冷光照下基因表达的作用。构建了一个含有报告基因lacZ的质粒（omega-P CASDC-lacZ），分别将其转入集胞藻6803和CASDC突变株中。集胞藻6803∷PCASDC-lacZ经过15℃预处理后在5℃、100μE·m-2·s-1长时间显示较高LacZ酶活，而直接从30℃转到寒冷光照或者以氯霉素抑制在5℃的蛋白合成都导致LacZ酶活逐渐下降。在携带PCASDC-lacZ的CASDC突变株中，LacZ的酶活也在5℃持续下降，这与藻株中蛋白合成被抑制的效果是一样的;而在15℃预处理时外源加入亚精胺则使得LacZ酶活在5℃持续维持在较高水平。通过qRT-PCR方法检测mRNA水平，发现亚精胺也是在寒冷光照下维持lacZ的mRNA水平所需要的，但是亚精胺的缺失并不导致mRNA降解加速。在野生型和突变株中，包括rpoA(编码RNA polymerase的αsubunit)在内的其他4个基因也显示了与P CASDC-lacZ相似的表达图式。 第三，亚精胺促进蓝藻在寒冷光照下损伤蛋白的周转替换。通过Western blot检测显示DRHB2193∷PCASDC-lacZ在寒冷光照处理8d后LacZ蛋白基本检测不到，而在集胞藻6803∷PCASDC-lacZ中仍能检测到较高水平。集胞藻6803在5℃的羰基化氧化损伤在1d显著，之后迅速下降到极低水平;在CASDC突变株中，从5℃/1d时羰基化氧化损伤比野生型略低，但之后持续上升。缺乏亚精胺可能阻碍了寒冷光照条件下(5℃、100μE·m-2·s-1)藻株内的蛋白周转，羰基化损伤蛋白不能及时被新合成的蛋白替换，从而在5℃条件下积累。 第四，在聚球藻PCC7942验证亚精胺的作用。在聚球藻PCC7942失活亚精胺合成酶的基因SPDS，阻断其亚精胺合成。该基因的缺失导致聚球藻在寒冷光照下存活力显著降低，外源加入亚精胺能将其存活力恢复到野生型的水平。 通过以上研究作者提出，亚精胺在蓝藻转入寒冷光照胁迫时可促进基因表达和蛋白周转，从而使得蓝藻在冬季保持存活力。