本研究主要包括苏云金芽胞杆菌鞭毛合成调控研究和砷氧化细菌Acidovorax sp.NO1插入序列分析两部分的工作,下面将分别讲述这些工作进展。鞭毛是细菌的运动器官,是细菌在进化过程中长期适应的结果。它在细菌鉴别与分类、致病性、抗原性等方面具有重要意义。目前,国内外对于鞭毛调控机理的研究多见于革兰氏阴性的动植物病原菌,而对于对多数昆虫具有毒杀作用的苏云金芽胞杆菌,鞭毛的表达调控机理尚不清楚。苏云金芽胞杆菌中华亚种CT-43是不产鞭毛的双毒力菌株。本课题组通过基因组测序发现CT-43中有关鞭毛合成相关基因都是存在的,但是在鞭毛基因簇前端缺少了一对鞭毛开关基因motP-motS和与细菌趋化性相关的双组分基因cheY-cheA。为此,本文对CT-43的鞭毛相关基因进行了研究。1)通过BLAST对YBT-1520, BMB171,以及CT-43基因组中鞭毛相关基因进行核苷酸和氨基酸序列比对发现,鞭毛合成相关基因在这三株菌中都具有很高的同源性；2)构建了pHT1K-PlipcheYATS和pHTlK-PlipmotPSTS表达载体,但是由于CT-43内生质粒太多,表达载体未能转入CT-43；3)通过RT-PCR检测了CT-43中鞭毛部分结构基因和Ⅲ型分泌系统基因的表达情况,均可以检测到转录产物；4)通过Western blotting检测了CT-43胞内外鞭毛丝蛋白的表达情况。虽然可以在CT-43胞外检测到FliC和Hag蛋白的表达,但所检测到的量远远小于苏云金亚种HD-2。CT-43的生化反应与HD-2相同,并且这两株菌的鞭毛丝蛋白具有100%的相似性。正常条件下,鞭毛蛋白FliC和Hag在对数期大量表达,并输送至胞外参与鞭毛丝的组装。鞭毛丝蛋白可能是表达量太低或者是发生大量降解而不能积累,从而不能满足鞭毛丝组装的需求。插入序列(Insertion Sequence, IS)是一种广泛存在于原核基因组的最为简单并且具有高度可移动性的转座因子,倾向于影响与环境适应性相关的功能基因的表达,是基因组进化的重要影响因素。本研究通过对Acidovorax sp. NO1这株分离于金矿表层土壤的具有三价砷(As(III))氧化和硝酸盐还原的细菌的基因组序列的分析,最终确认了64个插入序列,包括30个完整的转座元件的和一些转座酶截短的插入序列,分属于15个家族,是已测序食酸菌株中插入序列类型较为多样的环境菌株。为了了解插入序列在NO1中的分布与功能,本研究全面分析了其含有的每种插入序列的拷贝数,基因组定位以及是否插入功能基因中等。结果发现,IS3和IS5家族的插入序列在菌株NO1中分布最为广泛,并且这两个家族的插入序列在已测序食酸菌株中基本上都是存在的。分析了所有转座酶编码基因临近基因功能,发现Tn3转座酶和临近的解离酶分别和砷酸盐还原基因簇ars以及汞抗性基因簇mer组成一个转座子,而IS256家族的插入序列下游均是钴锌隔抗性相关的CzcCBA外排系统等,这说明NO1为了适应环境通过插入序列获得了一些新的功能。另外初步分析发现NO1的插入序列均插入在非编码区。食酸菌属的菌株主要包括分离于土壤和水体的环境菌株以及可以使作物长斑和褐变的植物病原菌,目前NCBI已经公布了9株食酸菌的全基因组序列和注释信息。本研究对这9株菌的插入序列进行了重新注释和修正,旨在探究插入序列对菌株功能和进化方向的影响。1)共有18个家族的插入序列分布在本研究的9株菌的基因组中,并且每株食酸菌中插入序列的数目都拥有多拷贝(5个拷贝以上),说明食酸菌进化史上均发生过近期的大规模转座事件。这18个家族的插入序列在环境菌株都存在,而植物致病菌中只存在5个插入序列家族,说明插入序列在环境样品中具有多样性。2)在环境来源的菌株基因组中,很多与环境适应性相关的基因簇旁边存在着插入序列,而植物致病菌中则没有这一现象。并且植物致病菌所特有的与致病相关的基因如果胶酶,Ⅲ型分泌系统等周边也没有插入序列存在,可能是因为这些基因是古老的,而环境菌株在进化过程中丢失了这些特性。3)通过比较基因组的的分析,对在食酸菌中分布广泛的插入序列家族进行了系统发育分析。结果表明大部分插入序列的进化关系与食酸菌各菌株的亲缘关系并不一一对应,说明同一家族多个插入序列的分化发生在各菌株分化之前,但是同来自环境菌株的部分插入序列形成了聚类,这说明插入序列的进化和其宿主的生活环境是有关系的。虽然前部分工作由于转化难题未能获得更好的实验材料进行更深入的研究,但是证实了motPS和cheYA缺失不会影响鞭毛基本结构的表达。通过插入序列的分析,初步证实了插入序列对食酸菌的功能分化起到了推进作用。