丝状固氮蓝藻中的鱼腥藻可从营养细胞分化产生具有固氮作用的异形胞，这些异形胞在丝状体上间隔分布，与进行光合作用的营养细胞互相提供对方缺乏的营养，是一维原核生物体细胞分化和图式发生的重要模式之一。水生所藻类
遗传学科组近年来在这一研究领域取得一系列重要发现，相关结果发表于Microbiology (SGM)、Journal of Bacteriology (2篇)和Molecular Microbiology 等
微生物学领域重要刊物。
异形胞在分化形成过程中必须在原有的细胞壁外形成包被层以阻挡氧气的进入，保证异形胞内部形成微氧环境，以保护固氮酶不被失活。该学科组通过转座子插入突变和启动子筛选等遗传学方法，先后发现了调节包被多糖层形成的一个信号转导基因hepN (alr0117) (Microbiology, 150:447-453,2004)和参与多糖层合成的基因all4160 (J Bacteriol, 189:5372-5378, 2007)，证明hepN等信号转导基因可调节包被多糖层基因的表达。
启动分化的细胞首先终止分裂才能开始异形胞形态发生过程。该学科组以绿色荧光蛋白基因逐个检查了异形胞分化各阶段标志性基因的表达情况，发现在一个不能终止分化细胞的分裂状态的突变株中，一个细胞分裂相关基因表达调控与原来相反，而负责异形胞其他各方面分化的基因有一部分不能表达(J Bacteriol, 187:8489-8493, 2005)。这一结果证明，在形成异形胞时确实有终止细胞分裂的基因开关在发挥作用，但细胞分裂状态并不是调节所有参与形态分化基因的总开关。
异形胞分化的启动和图式形成源于丝状体缺乏氮营养。在受到这一环境信号诱导之后，丝状体上一些细胞启动分化，并且可能释放出抑制物质阻止相邻细胞进行分化，从而形成间隔分布的图式。在即将发表于Molecular Microbiology的
论文中，该学科组报道位于同一基因丛中的一个调节早期分化的基因hetZ和一个调节图式形成的基因patU3。它们相互节制表达水平，成为异形胞分化基因调控网络中的一个重要枢纽。新发现的图式形成基因与已知的抑制性图式调节基因具有不同的作用机理，与一个抑制性基因共同突变可导致半数营养细胞在缺氮诱导后24小时内分化为异形胞。
基于其研究结果，该学科组负责人徐旭东研究员在与两位美国同行共同撰写的综述文章中将细胞分裂终止列为异形胞分化过程的一个重要方面，并对异形胞图式形成理论提出新的假设。这篇综述载于新近出版的蓝藻生物学领域重要专著The cyanobacteria (p.383-422, Ed. Herrero and Flores, Castier Academic Press)。共同撰写的综述文章中将细胞分裂终止列为异形胞分化过程的一个重要方面，并对异形胞图式形成理论提出新的假设。这篇综述载于新近出版的蓝藻生物学领域重要专著The cyanobacteria (p.383-422, Ed. Herrero and Flores, Castier Academic Press)。
作者：