脂肪酸是细菌的细胞膜磷脂的重要组成部分,影响着细菌的生长、代谢等几乎所有的生命活动。Shewanella脂肪酸的生物合成与其适应其生境的能力直接相关,但一直以来由于研究模式系统的缺乏而理解有限。Shewanella oneidensisMR-1(奥奈达希瓦氏菌)是该属的代表菌株,是生理生化以及基因蛋白水平表达调控的研究模式菌。本研究首次就S. oneidensis的脂肪酸合成途径(主要是不饱和脂肪酸合成途径)及其表达调控进行了深入分析和研究。适用于S. oneidensis的蛋白诱导表达和GFP报告系统的构建为课题所需,本研究首先构建了一个能在S. oneidensis中广泛应用的IPTG诱导蛋白表达体系pHGE-Ptac,进而又构建了IPTG诱导的GFP报告系统pHGE-Ptac-GFP。这个诱导表达体系为本研究的顺利开展奠定了基础,在本研究的第三、四、五章都有应用,目前已经广泛应用于S. oneidensis的研究中。S. oneidensis FabR和FadR调控不饱和脂肪酸的有氧和无氧合成途径基因组分析得出结论：与Escherichia coli(大肠杆菌,以下简称E. coli)一样,S. oneidensis含有编码脂肪酸合成关键酶的所有基因。本论文实验表明,与E. coli不一样的是,S. oneidensis不仅含有不饱和脂肪酸合成的无氧途径(基于FabA),还含有一条不饱和脂肪酸合成的有氧途径(基于DesA)。野生型中,基于FabA的无氧合成途径处于主要地位,但FabA途径的缺失会诱导DesA表达增力。S. oneidensis的调控蛋白FabR和FadR都调控不饱和脂肪酸合成的无氧和有氧途径。FabR能结合到fabA和desA的启动子区域,直接抑制FabA和DesA的表达；FadR能结合到fabA启动子区域,直接激活FabA的表达但不直接调控DesA表达。S. oneidensis不饱和脂肪酸合成途径的多样性是其适应不同外界环境的基础。通过GC-MS分析各菌株中的脂肪酸成分和含量,本论文得出结论：FabA或FadR的缺失显著影响细胞内脂肪酸的含量和成分,但两者与野生型相比的差别并不一致。△fabA有氧条件下在LB中的生长有微弱缺陷,△fadR的生长缺陷则非常明显,但两者都能通过外源添加不饱和脂肪酸回复生长。所以,FadR在S. oneidensis的不饱和脂肪酸调控以及细胞生长中起到关键的作用。S. oneidensis FabB功能和表达调控特征的研究不饱和脂肪酸合成的无氧途径中还有一个关键酶FabB。S. oneidensis AfabB在有氧条件下与△fadR一样生长缓慢。FabB的缺失导致C14的积累,C14不能进一步合成C16。导致△fabB生长缺陷的直接原因是C14不能充分延长至C16。△fabB通过增加不饱和脂肪酸C14：1的含量从而增加膜的流动性,△fadR则是通过增加支链脂肪酸iso/antiso-C15:0的含量而增加细胞膜的流动性。FabB的缺失会导致细胞生长缺陷,FabB的过表达则会导致细胞死亡。FabB的表达受FadR的调控但不受FabR的调控。虽然FabA缺失突变株中fabB的启动子活性下降,但是FabA表达量的增加并不能导致fabB启动子活性随之增强。所以FadR对FabB表达的调控并不是通过直接调控FabA的表达而实现的。因此,S. oneidensis FabB的功能及其表达调控与E.coli FabB有区别。S. oneidensis FabB对细胞生长的影响大于FabA对细胞生长的影响。△fabA△desA和△fabB△desA中的细胞色素c蛋白含量明显比野生型少,并且△fabA△desA比△fabB△desA更少。另外,△fabB△desA双敲除突变株菌落长时间培养出现的橘红色小菌落取样测细胞色素c蛋白含量,也发现其含量比△fabB△desA多。本研究的实验结果暗示不饱和脂肪酸对c型细胞色素的生物合成有作用。S.oneidensis △fadR表型的相关研究当△fadR在M1基本培养基中生长时,外源添加油酸不能回复它的生长缺陷。△fadR在M1培养基中的生长缺陷表型是多个基因共同作用的结果,仅仅分析含有FadR结合位点的基因并不能揭示△fadR表型的真正原因。外源添加异亮氨酸能够使△fadR回复其在M1培养基中的生长缺陷。在△fadR中引入△prpB和△prpF能使其在M1培养基中回复部分生长。将PrpC在△fadR中过表达之后,△fadR的生长缺陷得到回复,且能回复到与野生型基本一致。这表明S. oneidensis △fadR的生长缺陷表型与支链氨基酸和甲基柠檬酸循环途径有一定的联系,但具体机制如何,还有待进一步研究。