解淀粉芽胞杆菌WH1的Surfactin合成酶基因簇srfA突变菌株△srfA,因不能产生Surfactin,生长至对数期后大量死亡。转录组研究揭示,△srfA细胞内出现碳代谢异常,细胞因不能利用次要碳源,导致碳源与能量的匮乏而死亡。Surfactin已被报道为芽胞杆菌的群体感应分子,而芽胞杆菌中控制次要碳源代谢的主要调控蛋白为CcpA蛋白,但是群体感应信号分子如何解除CcpA介导的碳代谢阻遏效应未见报道。基于前期研究结果,本文进一步验证△srfA是否因不能解除碳代谢阻遏效应,导致胞内碳源与能量缺乏而死亡,并研究Surfactin是否通过解除CcpA的抑制作用,从而解除CcpA介导的碳阻遏效应,阐明Surfactin解除碳代谢阻遏效应的信号途径与机制。研究结果如下:1、通过比较WH1和△srfA在培养过程中溶氧的变化,发现△srfA进入对数期后迅速死亡并非因Surfactin的缺乏导致培养液溶氧不足所引起。2、通过葡萄糖添加实验、混合碳源实验以及胞内利用次要碳源代谢途径基因（如amy E和xyl B）的转录检测,进一步确认△srfA的死亡是因为葡萄糖耗尽后,菌株无法利用环境中的次要碳源而引起的。3、通过对菌株膜电位的检测,发现Surfactin主要通过其特殊的分子结构,在细胞膜上形成穿孔,并导致胞内钾离子外流,引起细胞膜电位的增强,并进一步触发下游信号的传递。除了Surfactin,添加阳离子(Na+、K+、Mg2+)也能引起膜电位的变化,从而触发下游的反应。但与Surfactin不同的是,阳离子的加入引起膜电位的降低,且高价离子的效应大于低价阳离子。4、检测Surfactin触发的信号是否通过激活膜结合的组氨酸激酶进行传递。分别构建了芽胞杆菌中常见的5种组氨酸激酶突变株△kin A、△kin B、△kin C、△kin D与△kin E,以及srfA与这5种激酶基因的双突变株。根据这些突变株的生长曲线以及对Surfactin的敏感性,发现敲除某一特定的组氨酸激酶基因,并不能阻止Surfactin信号的传递。该结果表明解淀粉芽胞杆菌中Surfactin信号的传递并不是通过这5种激酶进行的,或存在多种组氨酸激酶功能的冗余现象,即多种组氨酸激酶可以传递同一Surfactin触发的信号,某一激酶的缺失可由其它激酶的重复功能进行代偿。5、Surfactin的信号传递过程需要全局性调控因子Spo0A的参与。敲除spo0A基因后,菌株的生物膜形成以及生长趋势都和△srfA类似。△srfA和△spo0A利用次要碳源如淀粉的能力都显著减弱,均在进入对数期后死亡,但也都可以被添加葡萄糖所缓解。回补Surfactin可恢复△srfA生物膜形成、芽胞生成以及利用次要碳源的能力,但对△spo0A没有效果,表明Spo0A位于Surfactin信号的下游。6、解淀粉芽胞杆菌碳代谢阻遏需要CcpA的参与。敲除△srfA菌株中ccpA基因,可在一定程度上解除碳代谢阻遏效应,恢复菌株利用次要碳源如淀粉的能力,缓解菌株进入对数期后的死亡现象。与此类似,在△spo0A中敲除ccpA基因,对于解除因Spo0A缺失导致的碳代谢阻遏也有一定的效果。综上所述,解淀粉芽胞杆菌选择Surfactin作为信号分子,可以协调群体感应和碳代谢阻遏的调控。当葡萄糖充足的时候,通过碳代谢阻遏,细胞优先使用葡萄糖进行快速生长,占据有利生态位;当主要碳源葡萄糖不足时,营养条件不够维持一个更高的细胞密度,细胞便产生Surfactin,一方面诱导细胞进入群体感应的过程,促使细胞形成生物膜以及进行细胞分化,另一方面,通过解除碳代谢阻遏效应,打开次要碳源的代谢途径,使得细胞可以利用次要碳源完成群体感应的过程。通过共享信号分子Surfactin,解淀粉芽胞杆菌将群体感应和碳代谢阻遏完美结合起来,共同应对主要碳源耗尽后营养条件的限制。