棉花角斑病（Cotton angular leaf spot）是由野油菜黄单胞菌锦葵致病变种（Xanthomonas campestrispv.malvacearum，Xcm）侵染引起的一种棉花病害。该病发生于棉花生长的各个时期，可浸染棉花子叶、真叶、茎秆和棉铃等器官。不同棉花种类对于棉花角斑病的抗病性差异显著，陆地棉抗病，而海岛棉较易感病。近年来，随着海岛棉种植面积日益增大，棉花角斑病发生逐年加重，造成严重的损失。自然条件下，棉花角斑病菌（Xcm）生存和侵染寄主过程中，不可避免地遭遇各种环境胁迫。细菌适应不同的环境条件是其发挥致病性的前提。目前，有关棉花角斑病菌的环境适应机制和致病机制尚缺乏深入研究。磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统（PTS）和蛋白质量控制系统是两种在多种细菌中保守存在的调控系统。前者主要参与糖类的选择吸收，有助于提高细菌对于营养物质的利用；后者依赖于ATPase的水解推动异常蛋白的去折叠和转运，控制蛋白的正确折叠和有序降解，维持细菌蛋白质代谢，保持细胞对于不同环境条件的适应性。目前，有关PTS系统和细菌蛋白质量控制系统对于细菌的适应性调节在多种细菌中已有深入研究，但是在棉花角斑病菌中这两种系统的作用尚未见报道。本研究选取PTS系统中的关键基因ptsI和hprK以及蛋白质量控制系统的 clpX基因，通过基因敲除和互补分析，测定了3个基因对于棉花角斑病菌环境适应性的影响。　　本研究根据重测序获得Xcm基因组序列，分别扩增出基因ptsI、hprK以及clpX开放阅读框的上游和下游侧翼序列，连接Xcm自杀载体pK18mobSacB，构建3个基因的敲除载体。之后通过接合作用导入受体菌 Xcm中，经单交换和双交换筛选，以及序列测定和同源性比对后，获得ptsI、hprK和clpX的敲除菌株。此外，分别扩增ptsI、hprK和clpX基因片段，连接宽宿主范围质粒，构建基因互补载体。将互补载体导入基因缺失菌株，获得基因互补菌株。分别测定了Xcm菌株野生型（wt）、基因缺失菌株ΔptsI，ΔhprK，ΔclpX，双敲除菌株ΔptsI，ΔhprK以及三个单敲除菌株的互补菌株在菌落形态、群体生长、运动性、生物薄膜（biofilm）形成、对氧化胁迫的敏感性、糖利用以及在棉花内部定殖等生理特征。结果发现，三个基因对于Xcm生理性状的影响表明在多个方面：⑴基因ptsI参与细菌Xcm对糖的选择性吸收，显示出缺失菌株ΔptsI丧失对于麦芽糖、甘露糖的利用能力，缺失菌株对于葡萄糖的吸收效率降低，表明基因ptsI参与基团转运过程。此外，基因ptsI缺失后，病菌Xcm的生长情况发生变化、运动能力下降、对氧化胁迫的抗性有一定程度降低，在棉花内部的定殖能力下降，暗示基因ptsI参与多种环境适应过程。⑵基因hprK参与细菌对于葡萄糖的吸收，当hprK缺失后，缺失菌株对于葡萄糖的利用减少。同时发现，hprK突变后，突变株ΔhprK反而提高了在生长上的菌体浓度，而双敲除菌株ΔptsI，ΔhprK的生长情况则略差于野生型 Xcm，因此推测基因 ptsI和hprK在细菌群体生长过程中存在着相互作用。此外还发现，基因hprK参与细菌的生物薄膜形成、运动性以及对于氧化胁迫抗性。⑶基因clpX参与细菌的生物薄膜形成和运动性，表现为缺失菌株ΔclpX的运动能力减弱，且生物薄膜形成量较野生型显著降低。此外，与hprK类似，基因clpX也参与病菌Xcm对于氧化胁迫的抗性。另一方面，基因clpX在Xcm的群体生长方面有着重要的作用。