水稻基腐病是由Dickeya zeae引起的重要的水稻细菌性病害,是水稻上危害较严重的细菌病害之一。D.zeae EC1是Dickeya属中少数能够同时侵染单子叶和双子叶植物的种,其产生的植物毒素zeamine和zeamineII被认为是造成寄主范围差异的一个重要原因,在致病过程中起到非常重要的作用,同时,zeamines对多种革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌具有广谱的抗菌活性。研究表明zeamines合成编码基因簇由18个阅读框编码基因组成,其中zmsA和zmsK是zeamine和zeamineII合成必须的基因,但是zeamines的调控机制尚未清楚。本研究以zeamines产量为目标进行敲除突变分析,筛选对zeamines产量有显著影响的转录调控基因和确定可能的群体感应系统,以阐明D.zeae致病性的调控机理。通过对7个家族中18个转录调控基因的敲除突变分析,发现Fis家族fis基因突变体的zeamines产量最低,为野生型菌株EC1的30%左右,同时发现fis突变体的胞外酶活性和生物膜的形成均显著降低;MarR家族转录调控基因ohrR和emrR突变体的zeamines产量也明显降低,同时生物膜的形成量显著降低,并且纤维素酶的活性明显降低。因此,转录因子Fis、OhrR和EmrR均参与调控zeamines及其他毒力因子的产生。通过对fis突变体进行基因互补,确定了Fis对毒素zenmines的产生具有正向调控作用,转录组分析表明fis作为全局调控蛋白对其他多种毒力因子的产生具有显著的调控作用,包括胞外降解酶的产生、生物膜的形成、胞外多糖的产生、细胞聚集性和细胞运动性。电泳迁移率(EMSA)分析证明fis能够直接调控关键毒力因子和群体感应系统vfm基因簇中vfmE转录调控基因的表达。同时发现fis位于slyA的下游,受到slyA基因的调控。与其调控功能相符,fis缺失突变体对水稻种子的毒力明显减弱。通过对MarR家族转录调控因子ohrR突变体基因互补,证明其产物对zeamines的产量具有显著的调控作用,qRT-PCR分析结果显示,zeamine合成基因zmsA和zmsK的表达量显著下调,同时OhrR调控纤维素酶的产生及细胞运动性等毒力因子的产生。通过对ohrR、slyA和fis的双敲除突变体和三敲除突变体的zeamines产量分析表明双敲除突变体Δ(ohrR+slyA)和Δ(ohrR+fis)zeamines产量均少于ΔohrR和ΔslyA单突变体产量;三敲除突变体Δ(ohrR+slyA+fis)zeamines的产量少于ΔohrR、ΔslyA、Δ(ohrR+slyA)和Δ(ohrR+fis)zeamines的产量。EMSA检测结果表明,OhrR能够结合在slyA和fis启动子区域直接调控其转录表达。根据对vfmE相关基因的生物信息学分析,发现在D.zeae EC1中存在和D.dadantii 3937同源的Vfm信号合成基因簇,通过对该基因簇基因敲除突变体进行表型分析发现,该基因簇突变体的zeamines产量和胞外酶的产量明显降低,野生型上清液能够互补vfmA、vfmW和vfmK突变体zeamines的产量。菌株EC1 vfm的报告菌株检测不到3937菌株的Vfm群体感应信号,证明菌株EC1所产生的为一类新的群体感应信号。qRT-PCR分析结果显示,在ΔvfmH中vfmE、vfmA、vfmK、zmsA和zmsK的表达量显著下调;在ΔvfmE中vfmH、vfmA、vfmK、zmsA和zmsK的表达量显著下调。对Vfm信号不同时期的产生量测定表明,在Vfm信号达到一定的阈值时,菌株EC1可能会产生一种降解信号的酶,使其弱化或者退出群体感应的调控。EC1中的Vfm群体感应信号分子具有在水中热稳定性差、极性大、pH稳定和柱材料吸附能力弱的特点。凝胶和HPLC分析结果表明,Vfm群体感应信号分子为多种或一类型的分子结构,由于该信号分子性质的特殊性以及含量少,未分离鉴定出该信号。本研究首次揭示了Fis全局调控因子对水稻基腐病菌EC1的zeamines等多种毒力因子的调控作用。同时,结果表明MarR家族转录调控因子OhrR和EmrR对水稻基腐病菌EC1毒力因子的产生亦具有重要的调控作用。另外,本论文发现水稻基腐病菌EC1可能产生新的不同于D.dadantii 3937 Vfm的群体感应信号并对该信号分子的分离进行了初步探讨。