申请者利用两种蓝藻（蓝细菌）模式生物- - - - 鱼腥藻(Anabaena sp.)和集胞藻(Synechocystis sp.)进行分子遗传学研究。利用鱼腥藻研究丝状固氮蓝藻细胞分化和格式形成的分子机理，发现hepN, all4160, hetZ-patU5-patU3 等参与异形胞分化或格式形成的基因并证明其功能，研究了基因之间的调控关系，证明hetC对于异形胞分化过程中细胞分裂状态转换和其他基因表达的影响。这些研究丰富了对异形胞分化过程中的基因调控网络的理解。利用集胞藻研究中温蓝藻抗寒越冬的机理，发现了蓝藻的"获得性寒冷光照耐受性(ACLT)"和维生素E对于抵御寒冷光照胁迫的重要作用。对ACLT的分子机理进行分析，证明低温预处理大大强化了在寒冷条件下的蛋白合成能力。部分结果已发表于微生物学领域重要国际刊物。

本项目主要针对蓝藻越冬的分子机理，通过模式蓝藻的分子遗传学研究发现关键越冬因子及其调控机理；在湖泊条件下，测试水华蓝藻同源基因的表达规律，分析与越冬复苏的关系。在集胞藻中，发现Rbp1（RNA结合蛋白1）是重要的蓝藻越冬因子，在15℃诱导阶段表达积累，使得细胞获得寒冷（5℃）光照耐受力。其低温诱导的上调表达在转录水平主要是由于RNA稳定性的提高，而RNA的稳定性则直接依赖于Rbp1的结合能力。从太湖微囊藻样品中检测Rbp1水平，也证明在低温季节发生积累，并在整个冬季维持较高水平，有Rbp1积累的微囊藻样品也能在冬季保持存活。本研究发现了影响蓝藻在15oC条件下存活力的基因ccr2。该基因受低温光照诱导表达，编码一个整合于类囊体膜的小蛋白，影响低温下的光合系统II内部以及与光合系统I之间的电子传递。murQ基因则可能与蓝藻在春季复苏阶段适应湖泊底部较低光照有关。通过本研究首次提出了蓝藻越冬的分子模型，较好地完成了研究计划中描述的内容，达到预定目标。