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放氧型光合生物(从蓝藻到高等植物)中两个最基本的光合反应是放氧和还原二氧化碳合成有机物，这两个反应协调运行的前提是光系统Ⅱ和光系统Ⅰ激发能分配的平衡。在“非平衡”光条件下，光合生物自发调控激发能分配平衡的生理功能称为光状态转换。作为放氧型光合作用研究的一类模式光合生物，蓝藻状态转换机制一直是光合作用领域重要研究方向之一。在系统了解国内外状态转换研究进展的基础上，特别是，本实验室前期研究澄清了蓝藻状态转换研究中“藻胆体流动”还是“能量溢出”这个多年争论的基本问题，本论文主要以蓝藻螺旋藻为研究对象，从“定量”和“本质”上对蓝藻光状态转换的机制做了研究，取得主要研究结果如下：
1.定量测算了光—暗变换诱导的状态转换中“藻胆体流动”和“能量溢出”两种机制的相对贡献，其中前者总是主要贡献(≥65％)，且在相变温度下随温度降低而线性增加，在0℃时达到95％。这与质体醌分子在膜内流动性的温度效应一致，说明“醌池”中质体醌分子氧化还原态失衡诱发藻胆体运动。
2.观测到整藻细胞和类囊体膜复合物中光系统聚集态随磷酸盐缓冲液pH值变化的规律，以螺旋藻养殖条件下的pH=9.0为参照，降低或增加pH值分别造成光系统Ⅰ单体化和三聚化。直接证明了类囊体膜基质侧氢离子浓度调控光系统Ⅰ聚集态的推测。
3.蓝光持续照射保持光系统Ⅰ过激发的条件下，观测到藻胆体向光系统Ⅱ迁移和光系统Ⅰ单体化、转移能量到光系统Ⅱ相继发生，二者协调调控激发能在两个光系统间分配的平衡，这种“反向溢出”是首次观测到的现象。并证明这种条件下光系统Ⅰ单体化过程中基质侧氢离子浓度不发生改变，推测是光系统Ⅰ内部类胡萝卜素自由基阳离子的形成调控了光系统Ⅰ单体化。
4.以不同温度下光系统Ⅰ三聚和单体化的动力学特性探测光系统Ⅰ单体运动性特征，发现光系统Ⅰ单体扩散动力学特性与质体醌分子膜内流动性相反，前者在相变温度上(膜脂为液晶相)与温度线性相关；后者在相变温度下(膜脂为凝胶相)与温度线性相关。归因于前者为跨膜蛋白而后者是膜内小分子，二者所处微环境不同。
5.利用自组装单分子膜(SAMs)技术成功制备了藻胆体—类囊体膜复合物及类囊体膜复合物的单分子层膜，在0.6M的磷酸缓冲溶液自组装到云母基底后半小时内能保持其生理活性。对比不同润湿性质基底，发现类囊体膜复合物在空白云母基底上自组装单分散性好，铺展均匀而且不易发生聚集现象。