深海是一个特殊的生态环境，这里永久低温、高压、黑暗。生活在这些环境下的极端微生物必然有特殊的生理代谢途径来适应极端环境。对深海微生物的研究不仅有助于了解生命的起源，而且可以了解各种极端微生物的生活特性，有助于对深海微生物资源的开发利用。极端条件下的生命和生态现象研究将可能揭示生命适应逆境、演化自身的能力，为人类健康开辟新的途径。本文所研究的深海细菌分离自西太平洋1914米的深海沉积物中。菌种鉴定为Shewanellasp.WP3，它既是耐压菌，又是低温菌，是研究极端微生物适应极端环境的理想材料。本文用WP3作为实验材料，通过模拟不同的外界胁迫条件，期望找到该细菌在这些胁迫条件下的基因表达变化，从而探索极端微生物适应胁迫条件的一般特征，进而为研究极端微生物的极端环境适应性机理研究奠定基础。 盐度实验表明，WP3能在1％-7％NaCl浓度的2216E海水培养基中生长，生长的最适盐度为3-4％。而且菌体在这两种盐度中能达到的菌体浓度相近，其生长速度大体相当，但这两项指标都小于最适盐度下的WP3。我们用1％和7％盐度环境下生长的细菌的RNA作对照，寻找盐调节的基因的表达情况。检测到的43个差异基因片段通过克隆、测序。随后的RT-PCR验证有6个基因存在差异表达，且四个基因(Y6，Y15，Y21，Y25)在高盐下表达量上升，而Y9，Y29则在1％盐浓度下转录增强。这些结果表明，WP3的盐度调节可能涉及蛋白质的合成(Y6：50SribosomalproteinL24)，蛋白质的折叠和运输(Y21：peptidylprolylcis-transisomerase,Y29：chaperoneproteinHscA)，谷氨酸盐的生物合成(Y25：Glutaminesynthetase)，脂肪酸代谢(Y15：probableisocitratelyase)，底物运输(Y9：ABCtransporter，ATP-bindingprotein)。另外，分别检测了这6个基因在盐激(3％到12％NaCl)、冷激(15℃到0℃)、压力刺激(0.1MP到50MP)条件下的表达谱。发现Y29编码的HscA基因在我们检测的每个胁迫条件下都有差异表达。运用同样的差异显示方法扫描WP3在热激和冷激条件下特异表达的基因。 在热激30min条件下，共有8个基因存在差异表达。其中4个下调，4个上调。在冷激30min条件下检测到有6个基因表达变化(2个下调，4个上调)。对已经全基因组测序的WP3构建全基因组cDNA芯片，用Glimmer预测的编码序列(CDs)有4945个，其中CDs的平均长度为926bp，最长的编码序列VCBSrepeatprotein长14，643bp,最短的编码序列为90bp。编码序列占整个基因组长度的84.4％。在预测的4945个CDs中，设计出的4744个基因的引物有4650个基因(超过98％)的引物对都能得到预期的特异条带。剩下的扩增效果不好或者扩增不出条带的基因设计了39条长的oligo探针，每条探针长约70bp，保证能特异地跟基因结合。基因芯片上的ORF的数目一共是4689个，覆盖了整个基因组编码序列的95％以上，达到了构建全基因组cDNA芯片的要求。我们利用构建好的WP3全基因组cDNA芯片进行芯片杂交实验。在热激条件(菌体在20℃生长，42℃热刺激)下，30min有459个基因(252个上调，207个下调)，60min有602个基因(328个上调，274个下调)，90min有659个基因(有370个是表达上调，289个为表达下调)(基因的变化＞2倍)存在差异表达。基因差异表达的变化幅度为最高31.5倍，最低0.05倍。差异表达的基因中上调基因更多的涉及能量代谢，调控因子，活性分子的转运。而下调基因较多跟细胞壁的合成和组装，大分子的合成和修饰有关。 冷激条件下，30min时，差异表达基因共有22个基因，其中上调基因11个，下调基因11个；60min差异表达基因共66个，其中上调基因34个，下调基因32个；90min差异表达基因共108个，其中上调基因46个，下调基因62个。对不同生长温度(4℃和25℃)下基因的差异表达情况也进行了检测，相比于25℃，4℃下差异表达基因共388个，其中上调基因174个，下调基因214个。低温刺激下上调的基因跟转录起始、DNA的复制相关，下调基因更多涉及鞭毛相关蛋白、电子呼吸链等；低温下生长时，上调基因还有细胞膜相关蛋白，下调基因还有热激蛋白分子伴侣等等，表明低温刺激和低温生长时菌体的基因调控表达的途径存在一定程度的差异。 50MP静水压刺激下，WP3的基因表达变化不大，30min时差异表达基因共5个，其中上调基因4个，下调基因1个；60min差异表达基因共10个，其中上调基因5个，下调基因5个。分析表明，跟RNA转录有关的sigma因子可能参与了压力调节，而亚硝酸盐还原酶和延胡索酸盐还原酶电子呼吸链受到抑制。盐度的刺激也是我们检测的重点。在盐激条件下，30min时，差异表达基因共有39个基因，其中上调基因29个，下调基因10个；60min差异表达基因共14个，其中上调基因5个，下调基因9个；90min差异表达基因共19个，其中上调基因4个，下调基因15个。盐激条件下差异表达的基因没有出现与相容性分子调节有关的基因，下调基因主要为tRNA合成酶，鞭毛蛋白，分子伴侣等；上调的基因更多跟多糖合成，水解酶，转座酶的生物合成相关。整个时间表达的趋势为瞬时表达，即盐激的初期表达上调，随着时间的延长这些基因的转录又回复到初始水平。