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水稻白叶枯病是由黄单胞水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae，简称Xoo)引起的重要的细菌性病害。Xoo-水稻互作是研究病原细菌-寄主植物互作的重要模式系统之一。环二鸟苷磷酸(c-di-GMP)是一种广泛存在于细菌中的第二信使，调控着细菌毒性、生物膜形成和运动性等诸多生物学功能。鸟苷酸环化酶(DGC)和磷酸二酯酶(PDE)分别控制了c-di-GMP的合成和降解。近年来，本实验室一直致力于解析c-di-GMP信号途径及其对Xoo毒性的调控机制，为全面地揭示细菌致病分子机理提供科学依据。前期已从Xoo中鉴定了PXO_03877和PXO01021基因，发现它们分别编码EAL单一结构域、含有PAS/GGDEF/EAL杂合结构域的蛋白，推测它们分别具有PDE和DGC活性。本论文首先对Xoo中与c-di-GMP信号代谢相关基因进行了生物信息学分析，并重点从解析蛋白活性位点和结构域功能的角度出发，对PXO03877和PXO01021基因的生物学功能进行了深入分析，取得以下主要研究结果: 1.Xoo基因组中DGC和PDE编码基因的预测和分析在全基因组水平分析了Xoo菌株PXO99A、MAFF311018和KACC10331中与c-di-GMP信号代谢相关的基因。通过分析这些蛋白的输出结构域(GGDEF、EAL和HD-GYP)的序列特征，发现了一些蛋白可能具有DGC或PDE活性，另外一些可能是c-di-GMP受体或结合蛋白。鉴定了这些基因编码的蛋白中存在的多种不同的信号输入结构域(REC、PAS、GAF、HAMP等)，感知环境信号变化，调控下游输出结构域的活性和功能。c-di-GMP代谢相关基因分散于整个基因组中，但也有集聚现象。绝大部分基因在3个菌株中存在相同的序列，但也发现了个别菌株特异的基因。 2.PXO_03877基因互补和位点突变菌株的功能鉴定构建了基因缺失突变体ΔPXO03877的互补株，构建了点突变(ΔPXO_03877∷E153A和ΔPXO03877∷E176A)菌株，测定了它们与毒性相关的表型。发现ΔPXO_3877和ΔPXO03877∷E153A的致病性、生物膜形成能力以及EPS产生显著性降低，PXO03877∷E153A对EPS产生量比ΔPXO3877更低，ΔPXO_03877∷E176A对这些生物学特性的影响不显著。所有菌株对运动性的影响不显著。说明PXO03877E153是活性关键位点，而PXO03877E176位点的突变对整个基因的活性无明显影响。 3.PX001021基因互补和过表达的功能分析构建了基因缺失突变体ΔPXO01021的全长互补、全长过表达、GGDEF结构域过表达以及EAL结构域过表达菌株，测定了它们与毒性相关的表型。发现ΔPXO_01021缺失突变体对水稻的致病性有增强趋势，而全长过表达菌株致病性显著降低，单独GGDEF或EAL结构域的过表达菌株致病性无显著变化;所有菌株生物膜形成能力、EPS产生和运动性无明显变化。说明GGDEF和EAL结构域之间可能有互相的影响，因此只有全长才具有完全的活性，而单个结构域不能发挥完全的活性。 总之，本研究采用生物信息学方法，对Xoo基因组中可能与c-di-GMP信号代谢相关基因的类型、数目和序列特征进行了鉴定和功能推测;对其中两个基因PXO03877和PXO01021进行了功能分析，进一步验证了它们对细菌致病性正好相反的调控作用，研究了致病性与生物膜、胞外多糖之间的关系，加深了对细菌c-di-GMP信号代谢与调控细菌生物学功能分子机制的认识。