太阳能是最丰富的可持续能源。亿万年以来，大自然一直致力于开发和优化绿色植物、藻类、光合细菌和蓝藻参与的光合作用。经过亿万年的进化，蓝藻和红藻中的藻胆蛋白体系（即藻胆体）是两大主要的太阳能捕获体系之一。别藻蓝蛋白三聚体是构成藻胆体核心的藻胆蛋白，是低能光子的高效传递通路。2009年，刘少芳等人将来源于Synechocystis sp.PCC 6803的α亚基、β亚基的全长氨基酸序列和整个别藻蓝蛋白的生物合成途径转化到大肠杆菌中表达，获得了高度可溶，带有N末端组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白三聚体。本文在此基础上以表达重组别藻蓝蛋白三聚体的工程菌为研究对象开展了以下几方面的研究:　　1.优化了工程菌株的培养条件，进行了高密度发酵，获得大量表达重组别藻蓝蛋白三聚体的菌体;为寻求最优的纯化洗脱条件并确定三个参数（咪唑浓度，磷酸钠缓冲液的pH值和氯化钠浓度）在洗脱过程中的组合效应，以重组别藻蓝蛋白的三聚体化比率为检测目标，使用Box-Behnken实验设计进行实验。得到的最优纯化洗脱缓冲液配比:pH值为7.38的50mM磷酸钠，332.5mM氯化钠，491.4mM咪唑。在该条件下，获得了A650/A620近似为0.993的最大三聚体化比率;最后利用蔗糖密度梯度超速离心的方法对纯化产物进行了二次纯化，得到A650/A620=1.346的高纯度重组三聚体。　　2.在本研究中，利用原子力显微镜观察到了单分子重组别藻蓝蛋白三聚体的纳米级分辨率的三维图像（短轴约为1.5nm，长轴约为15nm的盘状颗粒），与通过透射电镜和X射线晶体衍射得到的天然别藻蓝蛋白三聚体的圆盘状结构的尺寸十分接近。通过测量荧光发射光谱、吸光光谱和圆二色光谱，对自组装重组别藻蓝蛋白三聚体的正确组装进行了证实。获得了很宽pH范围内的紫外光区(190nm-250nm)和可见光区(450nm-750nm)圆二色谱数据。通过对紫外光区圆二色谱的解析，确定了α螺旋是重组别藻蓝蛋白三聚体二级结构的主要组成部分。可见光区圆二色谱的解析为别藻蓝蛋白三聚体中存在藻蓝胆素激子耦合对，以及耦合体内以激子分裂进行能量传递提供了证据。与天然别藻蓝蛋白三聚体相比较，以上结果进一步证实了重组别藻蓝蛋白三聚体有正确的能量传递功能。　　3.将重组别藻蓝蛋白三聚体作为敏化材料，成功的敏化了二氧化钛纳米多孔电极。通过激光共聚焦显微镜，原子力显微镜和扫描电子显微镜的观察，三聚体在电极表面固定化的自组装特征被确认为多层非特异性吸附。人造生物太阳能电池性能测试表明:在100mW/cm2光强下，短路电流的值为0.73mA/cm2、开路电压为0.52V、填充因子为0.69，效率值为0.26％。这一生物杂合人造太阳能电池的性能表明:重组别藻蓝蛋白三聚体作为光敏材料能够利用能量较低的波谱范围甚至是红外光谱中的光子。　　对自然界光合作用分子机制的深刻理解以及模拟光合作用的应用，为我们转变能源消耗类型，以及最终缓解全球能源危机提供了重要借鉴。对社会的可持续发展具有重要的战略意义。