水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)属于原核生物界,黄单胞菌科黄单胞菌属的一种稻黄单胞菌(X.oryzae),在水稻上引起细菌性条斑病,该病主要危害水稻的叶片,严重威胁热带及亚热带地区水稻的种植。稻黄单胞菌包括两个致病变种,分别是稻致病变种(X.oryzae pv.oryzae,Xoo)和稻生致病变种(X.oryzae pv.oryzicola,Xoc)。虽然Xoo与Xoc均属于稻黄单胞菌,但两种菌感染水稻叶片的机制却不同。相比我们对于Xoo的了解,对于Xoc的致病分子机制所知的却较少。群体感应(quorum sensing,QS),是细菌通过分泌信号分子来监测群体的密度,使细菌群体能够依靠群体密度或者生长阶段来调控菌体的基因表达,进而调控细菌生物学功能的一种细胞间信号交流机制。黄单胞属细菌中的群体感应系统主要依赖于可扩散性信号分子(DSF),且该系统在黄单胞属细菌中高度保守。在前期的研究工作中,证实水稻细菌性条斑病菌具有DSF依赖性群体感应系统,且DSF信号分子由rpfF基因负责合成,缺失rpfF基因后菌体彻底丧失合成DSF信号分子的能力,以及在水稻上的致病性。为了更好地解析水稻细菌性条斑病菌中DSF依赖性群体感应系统是如何调控菌体致病能力的,在前期的工作中,利用蛋白双向电泳技术,比较分析了条斑病菌野生型菌株Rs105与基因rpfF缺失突变体的胞内蛋白质组表达谱,并最终鉴定到18个蛋白,利用生物信息学技术对这18个蛋白进行功能预测,发现它们涉及鞭毛形成、活性氧抗性及氮源转换等生物学功能,其中鉴定发现了一个由hshB基因编码的蛋白为菌体致病所必须。进一步研究发现并证实,基因hshB(相较水稻白叶枯菌PX099~A而言)为水稻细菌性条斑病菌特有,与此同时,基因hshB不仅受细菌群体感应信号DSF及全局性调控因子clp调控,缺失该基因后,还会严重的削弱菌体的致病性、胞外蛋白酶的分泌、胞外多糖的产生以及对过氧化氢的耐受性,并且该基因的转录受到营养贫瘠条件诱导,但对于基因hshB具体的作用机制并不清楚。本研究中,首先通过生物信息学分析了hshB基因编码蛋白可能具有的结构域及生物学功能,进一步通过生物学性状测定,发现了基因hshB突变体的游动能力相较野生型菌株显著降低,同时转录组测序发现,基因hshB缺失后影响条斑菌中305个基因显著差异表达,且这些差异表达基因不仅涉及菌体致病性、蛋白酶分泌、碳源代谢、氮源代谢、抗氧化压力、运动能力、趋化性及生物膜形成等多方面内容,差异基因的富集分析还显示,hshB调控的基因主要集中在菌体运动能力和信号转导两方面,转录组测序的发现不仅证明了生物学性状测定的准确性,同时也为下一步研究提供了方向。深入分析转录组数据发现,hshB还调控参与菌体生物膜形成相关的基因,通过多种方法测定后,证实hshB突变后确会增强菌体的生物膜形成,同时,结合相关文献报道,综合基因hshB突变增强菌体的生物膜形成,降低菌体运动能力的作用,初步揭示出基因hshB与细胞环鸟苷二磷酸(c-di-GMP)受体YajQ的关系,推测出基因hshB可能是通过调节菌体内的c-di-GMP浓度来发挥作用的。本研究不仅揭示出基因hshB在调控菌体运动能力方面的新功能,同时深入发掘转录组数据后,初步揭示了基因hshB调控菌体致病性、胞外蛋白酶及过氧化氢的耐受性等方面的机制,同时发掘并验证了基因hshB在调控菌体生物膜形成方面也具有重要作用,并且hshB作用机制与菌体内的c-di-GMP密切相关,这些发现为进一步深入解析hshB基因的致病机制提供了研究方向。在深入研究分析hshB基因本身的同时,我们对于hshB基因所在的nodB-rghB基因簇也进行了探究。在nodB-rghB基因簇中鉴定出两个功能与hshB基因相似但又有诸多不同,为Xoc所特有(相较Xoo而言)同时受DSF信号调控的毒性相关基因hshA与hshC。该研究发现,这两个基因的缺失突变在低密度接种时致病力相较野生型有显著下降,同时相较毒性基因hshB,这两个基因对菌体的体外生长能力、胞外多糖的产生、过氧化氢的耐受能力以及蛋白酶的分泌能力均没有显著影响,进一步的研究发现,hshA与hshC缺失突变后导致菌体在水稻上的定殖能力以及附生定殖水平都显著下降,初步揭示出hshA与hshC影响菌体致病性的机制。通过本研究中鉴定出的两个新型受DSF信号调控的毒性相关基因(hshA与hshC),不仅增进了我们对条斑病菌hshB基因所在的nodB-rghB基因簇的了解,同时也有助于对黄单胞菌中DSF信号系统调控毒性基因机制的认识。综上,本文不仅揭示了hshB基因在调控菌体运动能力及生物膜形成方面的新功能,更通过分析转录组数据揭示出hshB基因调控菌体诸多性状的可能的作用机制,同时对hshB基因所在的nodB-rghB基因簇深入挖掘,鉴定出两个新型受DSF信号调控的毒性相关基因(hshA与hshC),所有这些发现为进一步解析hshB基因作用机制开辟了方向,为更好的了解和防控水稻细菌性条斑病打下了坚实的基础。