华癸中慢生根瘤菌（Mesorhizobium huakuii）7653R能与宿主豆科植物紫云英建立共生固氮关系。本室前期转录组测序发现,M.huakuii 7653R中MCHK-3535在共生条件下表达量显著升高。本文对MCHK-3535在共生固氮中的生物学功能及潜在作用机制进行了研究,取得了如下主要结果和发现。1、利用生物信息学方法,预测和分析了MCHK-3535的结构及功能。该基因全长1542 bp,编码513个氨基酸;含有三个功能结构域,包括HD-GYP、HTH-Lux R及DUF3391结构域。氨基酸序列比对和系统进化分析发现该蛋白在中慢生根瘤菌中较保守,且与百脉根根瘤菌同源关系更近。2、q RT-PCR方法检测MCHK-3535在自生及共生条件下的表达特性,结果表明,MCHK-3535主要在共生固氮时期表达。进一步,构建Promoter-GUS融合表达载体,对MCHK-3535进行组织表达定位分析。结果表明该基因在早期侵染过程不表达,在根瘤侵染区、过渡期、固氮区表达,表达持续整个固氮期,这与q RT-PCR结果相一致,表明该基因主要参与根瘤发育和固氮。3、构建了MCHK-3535插入失活突变体（Δ3535）、超表达（OV3535）及互补菌株（C3535）,检测各菌株在自生及共生条件下的表型。在自生条件下,Δ3535的生长速率较快,运动性降低,生物膜形成增加;共生条件下,MCHK-3535的失活显著提高紫云英固氮酶活和地上部分鲜重。4、经H2O2和Na Cl O氧化处理后,MCHK-3535表达量极显著升高,表明MCHK-3535可能作为转录调控因子,驱动细菌抗氧化生长。5、诱导表达MCHK-3535蛋白,HPLC测定酶活性,结果表明MCHK-3535作为磷酸二酯酶,可部分降解c-di-GMP。以上结果表明,MCHK-3535在自生及与紫云英共生过程中发挥重要功能,参与根瘤的正常发育并负向调控固氮酶活性。聚半乳糖醛酸酶基因（Polygalacturonase,PG）普遍存在于高等植物细胞中,对植物的生长发育至关重要。前期工作中,本室根据苜蓿基因表达谱数据库分析和q RT-PCR实验结果,发现Mt PG主要在根瘤中表达,而在其它非共生组织如根、茎、叶中表达量很少;此外,筛选到该基因Tnt1转座子插入突变体NF4746,初步观察纯合突变体共生表型。本研究以豆科植物蒺藜苜蓿一个Mt PG（Medtr6g005630）为研究对象,在前期工作基础上,进一步确证该基因在豆科植物共生固氮中的功能,探究其潜在作用机制。本文测定了植株长势、测定固氮酶活等共生表型。结果表明,与野生型R108相比,突变体植株NF4746的固氮酶活显著性降低、根瘤数量及重量均有不同程度的变化;构建了该基因Mt PG启动子-GUS融合表达载体,检测Mt PG基因的组织表达定位。结果表明,Mt PG可在根尖表达、在根瘤菌侵染早期可表达,在根瘤中表达量最高;统计早期侵染事件的变化,结果表明,与野生型R108相比,突变体NF4746的根毛弯曲、侵染线及根瘤原基均有显著性差异。q RT-PCR检测NIN、Lb、PR10、SOS2及IAA基因的表达量,结果表明,突变体NF4746中以上五个基因表达量均显著性降低。综合以上结果,分析认为Mt PG基因可能通过降解细胞壁、协助根瘤菌进入根毛、促进侵染线的形成及根瘤菌释放,从而参与共生固氮早期侵染过程并促进根瘤的成熟发育。