根瘤菌与大豆共生固氮不但是全球氮生态循环的关键步骤,而且是豆类农作物生产中氮素输入环节。共生固氮对环境友好,可降低无机氮肥的过度使用,有利于农业的可持续发展。群体感应(quorum sensing,QS)系统在其它豆科植物根瘤菌中的生物学作用得到较深入的研究,但其在大豆慢生型根瘤菌中的作用机制认识欠缺。本研究以大豆慢生型根瘤菌模式菌株Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110(B.d 110)中lux R-lux I型bja R_1-bja I QS系统为研究对象,进行了如下研究:(1)调查了该QS系统突变菌株对大豆的生长,结瘤能力以及固氮酶活性的影响;(2)利用蛋白质组学手段,分析了该系统重要组分-Bja R_1调控蛋白,在根瘤菌不同生活状态(有氧自由生活、类菌体以及无氧硝酸盐呼吸)下介导的调控网络;(3)进一步通过硝酸盐呼吸生理生化实验,探selleck BI 10773究了该QS系统对无氧硝酸盐呼吸过程的影响;(4)利用lac Z(编码β-半乳糖苷酶)报告基因启动子融合技术,分析了调控反硝化作用信号通路上关键转录因子基因fix K_2和nnr R的表达。主要研究结果如下:1.低氮栽培条件下,与野生菌株相比,接种bja I单基因以及bja R_1-bja I双基因突变菌株,更有利于大MK-4827 IC50豆生长,特别是地上部分生物量(干重)增加显著。同时,结瘤数、根瘤干重以及固氮酶活性均显著增加;相较于低氮栽培条件,高氮(NH_4~+-N)栽培条件下,两个突变体接种的大豆结瘤数量减少,根瘤干重以及固氮酶活性没有变化,但是显著高于野生菌株接种的大豆。这些结果表明该群体感应系统突变有利于大豆共生固氮,并且对氨阻遏不敏感。2.有氧自由生活状态下的蛋白质组分析表明:bja R_1的缺失突变抑制(或者延迟)了根瘤菌氮代谢过程大量蛋白质的表达。此外,其在高菌群密度状态下显著影响了周质间隙无机阳离子跨膜转运、血红素结合以及电子转移等蛋白的表达,进而可能影响氮化合物的转运过程、氨基酸分解代谢过程以及电子传递链等具有共生作用的生化过程。3.共生生活状态(类菌体中)下的蛋白质组分析表明:bja R_1的缺失提高了固氮酶复合物(Nif DKH)的表达;与有氧自由生活状态结果相似,降低了氮代谢通路其它蛋白的表达。不同的是,bja R_1的缺失显著上调了共生早期类菌体的核糖体通路相关蛋白的表达,从而影响了核糖体组装、多肽生物合成、翻译等重要过程。4.由于bja R_1突变菌株中氮代谢过程(包括反硝化过程)在以上两种medicinal products生活条件下均受到抑制,因此本研究也分析了无氧硝酸盐呼吸条件下的根瘤菌蛋白质组。结果表明,bja R_1基因缺失显著抑制反硝化过程关键酶类的表达。进一步的反硝化生理生化实验以及介导反硝化过程的关键转录因子的启动子活性分析结果也证实了该群体感应系统调控反硝化过程。综上,本研究构建了大豆慢生型根瘤菌B.d 110的QS系统Lux R型转录因子在翻译水平的调控网络,发现该QS系统主要通过影响细菌的氮代谢过程,从而严谨调控大豆慢生型根瘤菌的共生固氮过程。