鱼腥藻Anabaena sp.) strain PCC7120是一类原始的光合自养细菌。当环境中化合态氮源消失时，可以通过自身固氮作用利用空气中的氮气，而固氮酶遇到氧气会不可逆失活，于是鱼腥藻分化出具有特殊结构以利于固氮的细胞，我们称之为异型胞。异型胞的分化受到一系列基因的调控，传统的对异型胞分化的研究还都是基于低通量的单基因研究，通过遗传学方法对基因进行突变，观察表型变化，进而研究基因功能，目前缺乏完善的高通量水平的研究。本论文应用新一代高通量测序技术RNA-seq，研究鱼腥藻缺氮后转录组变化以及异型胞分化调控。　　在实验室中，传统的诱导异型胞分化的方法是将菌体用不含氮的培养基洗涤离心，然后置于不含氮的培养基中生长，这是一个氮源骤然消失的过程。而在自然界中，环境中的氮源随着菌体的吸收利用而逐渐消失，进而诱导异型胞的分化，这是一个氮源逐渐消失的过程。这两种过程的差异基因是否一致呢？于是我们设计了两种缺氮方式，一种是通常的实验室缺氮方法，另一种是模拟自然界过程，将菌体置于含有低浓度氮源的培养基中，使得氮源逐渐消失。通过比较这两种缺氮方式差异表达的基因，我们可以得到准确的与异型胞分化相关的基因。　　渐变缺氮历时60h完成异型胞分化，取缺氮12h、24h、36h、48h和60h样本进行测序分析;骤变缺氮历时24h完成异型胞分化，取缺氮6h、12h和24h样本进行测序分析。通过评估测序质量、测序深度、生物重复性水平、以及realtime PCR验证，确定了RNA-seq数据的可靠性。异型胞分化研究中一个重要的问题是基因组上有多少基因参与了分化。我们分析了这两种缺氮过程差异表达的基因，发现在异型胞诱导分化的早期有733个基因表达在两个过程都发生了改变。而在骤变缺氮6h，有1417个基因表达发生了改变，这暗示了其中的684个基因的变化是因为环境骤然改变产生的应激行为。另外，我们发现异型胞分化起始阶段调控基因在表达时序上的不同。glnB最早发生改变，其次是hetR、nrrA和ntcA。暗示了glnB是最早感应氮缺失的基因。　　另外，链特异性RNA-seq技术最大程度上还原了转录组信息，极大地帮助了我们对转录组的研究。我们发现基因组上广泛地存在antisense RNA转录。经过拼接得到了2586个转录本位于注释基因的负链，缺氮后转录发生改变的antisense RNA有286个。其对应sense链上的ORF所富集的功能与异型胞分化相关。其中异型胞分化相关基因fraH、 hetP、hetF、alr3648和alr3649的antisenseRNA缺氮后的转录变化趋势与自身刚好相反，暗示着antisense RNA与sense链的基因有相互抑制的作用。根据antisense RNA沿着ORF反义链的分布，我们推断antisense RNA多数来源于ORF的UTR区，并导致UTR变长。我们还发现了少量的含有3polyA尾的转录本。