铁离子是众多氧化还原反应不可或缺的辅助因子。蓝细菌在其光合作用电子传递链中整合了大量的铁离子。光合作用装置是含铁量最高的细胞系统之一，其单个线性电子传递链中就含有23-24个铁离子。因此，缺铁胁迫可以影响PSⅠ与PSⅡ之间平衡的电子传递，进而降低光合作用效率。尽管环境中存在大量的铁元素，但是由于Fe2+容易被氧化为难溶于生理环境中的Fe3+，蓝细菌时常受到缺铁胁迫的威胁。为此，蓝细菌进化出了许多应对缺铁胁迫的反应机制。这些反应包括叶绿素结合蛋白IsiA的大量表达，其与PSⅡ内在亚基PsbC(CP43)具有很高的同源性。尽管isiA基因编码的蛋白复合物早在近30年前就已经被发现，但其精确的功能仍然没有定论，不同的研究小组甚至有相反的结论。电镜观察发现，IsiA蛋白可以形成各种IsiA包含复合物;同时，不同研究者也提出IsiA具有光能传递、光能耗散以及组装的功能。通过对蔗糖梯度色素层进行蛋白免疫检测和77K低温荧光检测，我们考察了长期缺铁胁迫过程中集胞藻PCC6803中IsiA包含复合物结构和功能的变化过程。主要的结果如下:　　1、在短期缺铁条件下，PSⅠ单体和三聚体共存时，积累的IsiA蛋白倾向于结合PSⅠ三聚体而形成典型的IsiA18-PSⅠ trimer复合物。　　2、延长缺铁时间会诱导产生两种IsiA-PSⅠ超级复合物，即IsiA-PSⅠ highfluorescence(HF)-supercomplex和IsiA-PSⅠ low fluorescence(LF)-supercomplex。前者与IsiA18-PSⅠ trimer相比，其含有高比例的IsiA并且拥有非常高的源于IsiA的发射峰(F687)。后者与IsiA18-PSⅠ trimer和IsiA-PSⅠ HF-supercomplex相比，其含有更高比例的IsiA和更高的密度，但源于IsiA的F687却仍然很低。去垢剂DM处理这些复合物后的荧光发射光谱表明，IsiA在IsiA-PSⅠ LF-supercomplex中依然维持着其在IsiA18-PSⅠ timer中的光能传递功能，而在IsiA-PSⅠ HF-supercomplex中主要发挥着光能耗散的作用。这是我们首次报道到与PSⅠ结合的IsiA也可以发挥其在IsiA aggregate中光能耗散的功能。需要指出的是，尽管IsiA-PSⅠ LF-supercomplex比IsiA-PSⅠ HF-supercomplex含有更多的IsiA，但前者并不是在后者的基础上形成的，因为前者的形成早于后者。　　3、在长期缺铁过程中，逐渐增加的F687主要来自游离的IsiA aggregate，另一部分来自IsiA-PSⅠ HF-supercomplex。在IsiA-PSⅠ HF-supercomplex中一些IsiA与PSⅠ的结合仅仅是结构上的结合而不能向PSⅠ传递光能，进而产生F687。　　4、缺铁胁迫处理后的psaL-突变体不能够诱导高分子量复合体，这表明IsiA不倾向于结合PSⅠ单体，并且长期缺铁处理野生型所产生的IsiA-PSⅠ HF/LF-supercomplexes中PSⅠ仍然维持三聚体的形式。　　5、基于本研究，我们总结了长期缺铁过程中IsiA包含复合物结构和功能的动态变化过程。当藻细胞受到缺铁胁迫后，积累的IsiA蛋白会优先结合PSⅠ三聚体而形成IsiA18-PSⅠtrimer，并发挥光能传递的功能。延长缺铁胁迫的时问会诱导IsiA-PSⅠ HF-supercomplex和IsiA-PSⅠ LF-supercomplex的形成。IsiA在前者中主要具有光能耗散的作用，而在后者中依然维持着光能传递的功能。与此同时，一些IsiA蛋白会自我聚集形成具有光能耗散功能的IsiA aggregate，并可能通过PBS为PSⅠ或PSⅡ提供光保护。IsiA包含复合物结构和功能的动态变化可能是藻细胞应对不同程度的缺铁胁迫所采取的一种适应性反应，这种反应保证其灵活地进行光吸收。藻细胞通过IsiA的这种双重功能来平衡PSⅠ和PSⅡ之间的电子传递，以此减少光损伤并得以存活。　　此外，我们发现溶解类囊体膜的DM浓度过高以及蔗糖中的DM浓度过低都会导致PSⅠ三聚体的聚集。为防止或尽量降低蔗糖梯度离心过程中PSⅠ三聚体的自聚集，对于集胞藻PCC6803和聚球藻PCC7942/7002而言，溶解类囊体膜时DM:Chl比值以10∶1为宜，蔗糖中DM的浓度为0.01％即可。我们也构建了集胞藻PCC6803 PSⅠ亚基的原核表达载体以及突变株，为实验室积累了一些实验材料。