生物钟是生物体随外界环境做周期性变化的一种现象,而生物钟节律则源于生物体内的生物钟基因。蓝藻作为最早报道具有生物钟节律的原核生物受到了人们的重视,越来越多的研究发现蓝藻生物钟调控着许多代谢途径和基因的表达,生物钟的调控作用是蓝藻自身调控的一种重要机制。节旋藻（Arthrospria）因其重要的经济价值和特殊的生物学性质而受到广泛关注,但节旋藻生物钟基因方面的研究尚属空白,对节旋藻的生物钟节律更是缺乏了解。本研究通过构建PCR反应池的方法对节旋藻基因组DNA的fosmid文库进行筛选得到含kai基因簇的阳性克隆4个。测序得到3820bp的DNA片段,其中含有完整的kai基因簇。分析发现节旋藻的kai基因簇由kaiA、kaiB、kaiC三个基因组成,kaiA、kaiB、kaiC基因的编码区（Open Reading frame,ORF）,长度分别为858bp、315bp、1554bp,它们在基因组中以ABC的顺序依次排列构成节旋藻的kai基因簇。kaiA、kaiB、kaiC基因ORF的GC碱基含量基本持平,分别为39.86%、39.37%、41.76%。密码子分析发现,kai基因簇密码子第三位偏向于碱基U,其中kaiC基因密码子的偏向性最为明显。启动子分析发现在kaiA、kaiB基因编码区前发现相应的启动子序列,kaiB与kaiC间隔区也发现了一个可能的启动子序列,对发现的启动子序列分析发现了GATA盒。对Kai蛋白分析发现,KaiA蛋白含有酪蛋白激酶II磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点,二级结构分析发现有14个α螺旋、6个β折叠,并与PDB数据库中Thermosynechococcus elongatus bp-1的KaiA蛋白的折叠方式相似,结构一致性为64.5%。KaiB蛋白含有N端酰基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶II磷酸化位点,二级结构分析发现有5个α螺旋、5个β折叠,与PDB数据库中鱼腥藻PCC 7120的KaiB蛋白的折叠方式相近,结构一致性为96.7%。KaiC蛋白中不仅发现N端酰基化位点、酪蛋白激酶II磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、cAMP和cGMP依赖的蛋白激酶磷酸化位点、N端糖基化位点,而且还发现了一些具有重要的功能的模体walker A、DXXG等,二级结构分析发现有18个α螺旋、22个β折叠,与PDB数据库中聚球藻PCC 7942的KaiC蛋白的折叠方式相近,结构一致性为81.6%。蛋白系统发生树分析发现,Kai蛋白都比较保守,其中KaiC蛋白的保守性最高,KaiA蛋白的保守性最低。本研究还对已知的kai基因簇设计探针,Southern杂交分别测定了kai基因在节旋藻基因组内的拷贝数。杂交结果显示kaiA、kaiB、kaiC基因均为单拷贝,证明极大节旋藻FACHB 438只含有kai基因簇,而不含游离于基因簇外的kai基因,间接证明kai基因是有功能的。本研究还对92小时不同培养条件下的极大节旋藻的kai基因簇表达进行检测,检测结果发现在持续光照条件下,节旋藻kai基因簇表达具有明显的12小时的节律,而在对照组（12L/12D）中kai基因簇前36小时表达情况与光照组基本一致,在36小时后生物钟节律相位发生变化。两组实验材料虽然基因表达节律不同,但是kaiA、kaiB、kaiC 3个基因的表达总是同步的,而且它们的相对表达量基本保持一致。两组实验组kai基因表达节律的差异说明光信号对极大节旋藻生物钟节律是有影响的。