运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis,Z.mobilis）是产乙醇的模式细菌,能以氮气作为唯一氮源进行生长和发酵,开发N₂作为廉价氮源在工业燃料乙醇生产中具有重大经济价值。甲基化受体蛋白MCP和甲基转移酶Che R是细菌趋化通路中的核心蛋白,参与调控生物膜的形成、鞭毛组装和能量代谢等多种生命活动。更重要的是在固氮条件下MCP可能通过FAD动态变化介导能量代谢,且Che R参与调控生物膜形成和趋气性。前期,本课题组通过转录组学数据发现运动发酵单胞菌ZM4菌株的mcp和che R基因的转录在固氮条件下显著上调,证实二者参与生物固氮,但其在生物固氮中的基因功能及其调控机制尚未有研究。探究这些机制,有助于理解运动发酵单胞菌生物固氮过程和调控机制。因此本文围绕固氮条件下甲基化受体蛋白的转录调控机制进行相关的研究和分析,主要研究内容和结论如下:（1）基因组编辑方法的比较及运动发酵单胞菌甲基化受体蛋白编码基因敲除菌株的构建。Type I-F类型的CRISPR/Cas系统基因敲除效率高于TypeⅡ型CRISPR/Cas9的效率。借助这两种基因编辑技术成功构建以下菌株:单基因缺失菌株（KOmcp1、KOmcp2、KOmcp3、KOche R）、双基因缺失菌株（DKOmcp12）和三基因缺失菌株（TKOmcp123、TKOmcp12R）。（2）固氮条件下甲基化受体蛋白编码基因缺陷株的发酵评估。固氮条件下,mcp和che R基因的缺失会影响菌株在对数生长期的生长速率及葡萄糖代谢速率,但不影响运动发酵单胞菌的乙醇产量。在NH₄⁺条件下,mcp和che R基因的缺失未对菌株的生长、葡萄糖代谢和乙醇产量产生显著影响。实时定量PCR测定固氮条件下双基因缺失菌株DKOmcp12趋化性和鞭毛组装相关基因的相对表达量,结果表明mcp1和mcp2基因缺失导致运动发酵单胞菌的趋化性和鞭毛组装等基因的差异表达,推测mcp基因在固氮条件下对运动发酵单胞菌存在转录水平上的调控。（3）甲基化受体蛋白编码基因缺陷株的转录组学分析。在固氮条件下,MCP和Che R对葡萄糖代谢、对热的应激、氧化应激反应和氧化还原过程等生物过程以及乙醇脱氢酶活性、NADP结合、离子结合、氧化还原酶活性和核糖体RNA结合等分子功能产生了广泛的影响。Pathway显著性富集结果显示,在固氮条件下mcp和che R影响运动发酵单胞菌支链氨酸生物合成、糖酵解和氧化磷酸化等途径中关键基因的表达,从而对固氮条件下运动发酵单胞菌的生长速率和葡萄糖代谢速率产生影响。