根瘤菌是一种革兰氏阴性细菌，可以与豆科植物共生结瘤，从而固定空气中的氮，为植物提供生长所需的氮源，但是由于存在宿主专一性的问题，一般一种根瘤菌只能与相应的宿主共生结瘤。田菁根瘤菌（A.caulinodans ORS571）可在宿主植物田菁上结茎瘤和根瘤，而有些根瘤菌只能在田菁上结根瘤但不能结茎瘤。　　本实验室已有研究发现田菁根瘤菌(A.caulinodans ORS571)中含有一个约87.6 kb的共生岛，在一定的条件下，共生岛环化后，可在不同属的根瘤菌之间进行水平转移，从而使受体根瘤菌能与田菁共生结瘤，获得新的结瘤性状，并且该水平转移的效率受宿主植物根系分泌物的诱导，因此研究共生岛如何从A.caul inodans ORS571水平转移到其它根瘤菌中的机制十分重要，对扩大根瘤菌的宿主范围具有理论和实际意义。　　本实验主要根据上述实验结果来研究宿主植物促进共生岛水平转移频率的机制，通过化合物分离纯化、鉴定等步骤，确定该化合物的结构，并通过遗传学手段筛选该化合物在田菁根瘤菌内结合的效应蛋白，阐明该化合物促进共生岛基因水平转移的机制。实验首先采用不同极性的有机溶剂萃取宿主植物根系分泌物中的不同组分，通过活性检测确定其中的活性成分，随后采用高效液相色谱对活性组分进行进一步分离以确定活性峰，最后对活性峰中的化合物进行结构分析。结果表明分别加入用氯仿抽提的菜豆根系分泌物和用乙酸乙酯抽提的田菁根系分泌物后，田菁根瘤菌共生岛的水平转移频率均有一定程度的提高。随后通过HPLC-MS分析并与数据库数据对比以及标样活性验证，确定豆科植物根系分泌物中影响共生岛水平转移是黄酮类物质，如芹菜素（菜豆）、柚皮素（田菁）。同时对非豆科植物玉米、小麦、大蒜的根系分泌物进行研究，发现玉米根系分泌物的有机相提取物对共生岛的水平转移也有促进作用，液相结果表明玉米根系分泌物中可能也含有黄酮类的物质，而小麦、大蒜中则没有相应的吸收峰，因此对共生岛水平转移频率没有影响，进一步证明了植物根部分泌的某些黄酮类物质能够影响共生岛的水平转移频率。　　通过基因组序列分析发现，在A.caulinodans ORS571的共生岛两端和中部分别存在着三个整合酶:Azc3793(327 bp)，Azc3849(519 bp)，Azc3882(1338 bp)，其中Azc3882(IntC)位于共生岛的边缘，实验室前期研究表明当缺失该整合酶时共生岛几乎不发生水平转移，构建该基因的翻译融合菌株，发现加入一定浓度的根系分泌物和芹菜素、柚皮素后， Azc3882的表达均有一定程度的提高，表明宿主植物根系分泌物中的活性物质可以提高共生岛水平转移相关基因的表达。　　在确定柚皮素能诱导共生岛的水平转移后，采用体内表达技术(in vivo expressiontechnology, IVET)的方法对柚皮素在田菁根瘤菌中作用的目标基因进行筛选，同时根据已有的研究结果:柚皮素可以与LysR家族蛋白NodD相互作用调控结瘤基因的表达，采用荧光定量PCR的方法对共生岛上的其它LysR家族蛋白进行基因表达分析，发现另一个LysR家族蛋白AhaR能感受柚皮素，并作用于整合酶基因intC，ahaR缺失后，无论是否添加柚皮素，共生岛水平转移频率和intC的表达量基本不变，表明AhaR能感受柚皮素，进而通过调控intC的表达来影响共生岛的水平转移。　　本论文通过对豆科植物根系分泌物中能促进共生岛基因水平转移的化学因子进行分离、纯化和结构鉴定，发现宿主植物根系分泌物中的某些黄酮类物质（芹菜素、柚皮素）能提高根瘤菌共生岛基因水平转移的频率，进一步的遗传学研究表明这些化学因子通过与根瘤菌中LysR家族蛋白AhaR结合，激活整合酶基因intC的表达，从而促进共生岛水平转移的频率。该研究揭示了宿主通过化学信号促进根瘤菌共生岛水平转移，扩大根瘤菌共生固氮宿主范围的生物学机制，为根瘤菌更好地在宿主体内结瘤固氮，满足了宿主植物生长所需的氮素供应。