苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis),简称Bt,能够产生多种杀虫晶体蛋白,对多种农作物害虫具有杀虫活性,因此Bt作为微生物杀虫剂被广泛应用于生物防治领域。实验室前期研究发现,在Bt HD73菌株中,Sigma 54因子的缺失会影响菌株的生长及伴胞晶体的产量。Sigma 54调控菌株生长繁殖过程中的多种代谢途径,而这些依赖于Sigma 54的基因的转录还需要增强子结合蛋白(Enhance Binding Protein,EBP)的激活。在HD73菌株中含有8种EBP,分别调控不同的代谢途径。本研究主要对Bt HD73菌株中Roc R可能调控的精氨酸代谢途径相关的roc基因簇的转录调控机制进行研究。主要结果如下:生物信息学分析表明,Bt HD73菌株中有7个roc基因编码精氨酸分解代谢相关酶类。分别是:roc C(HD73＿2990)和roc E(HD73＿0562)编码精氨酸通透酶(arginine/ornithine permease);roc F(HD73＿0154)编码精氨酸酶(arginase);roc D(HD73＿1314)编码鸟氨酸转氨酶(ornithine aminotransferase);roc A(HD73＿0352)编码吡咯啉羧酸脱氢酶(Δ~1-pyrroline-5-carboxylate dehydrogenase);roc G(HD73＿1719)编码谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase),roc B(HD73＿2992)为精氨酸利用蛋白(arginine utilization protein)。转录调控因子Roc R由roc R(HD73＿0559)基因编码。Roc R具有三个典型的结构域:与DNA结合的HTH结构域,与Sigma 54因子结合的AAA~+结构域,与信号感应相关的PAS结构域。RT-PCR结果表明,7个roc基因分别属于7个不同的转录单元。β-半乳糖苷酶活性分析发现roc E基因的转录受精氨酸的诱导,受Sigma 54的控制,并受Roc R的正调控。EMSA实验表明,Roc R蛋白的HTH结构域能够与roc E启动子直接结合,说明Roc R通过直接结合roc E启动子从而调控roc E的转录。在SSM培养基中,roc A,roc C,roc D,roc F基因的转录不受Roc R的调控。通过同源重组的方法,获得roc C,roc D,roc E,roc F基因的缺失突变体。通过生长曲线、Cry1Ac蛋白产量、芽胞形成率、光学显微镜观察细胞形态等表型分析发现,roc E基因的缺失不影响菌株的生长及晶体蛋白产量,但降低芽胞形成率;roc C基因的缺失影响菌株的生长,使菌体内部的内容物增多,晶体形成减少。这些结果说明精氨酸代谢途径与芽胞形成相关,精氨酸代谢途径的缺失会影响Cry1Ac晶体的形成。精氨酸是菌体生长过程中的重要氮源物质,精氨酸代谢产物也是连接菌株中氮代谢与碳代谢的重要物质。通过对精氨酸代谢途径转录调控机制的解析,可以从代谢调控的方面,通过对培养基营养组分的优化来提高菌株对氮源和碳源的利用,为获得提高杀虫晶体产量的新一代Bt制剂提供科学依据。