表型可塑性是指单个基因型应对环境变化而产生多种表型的能力,在自然界中广泛存在。有关植物和动物的表型可塑性已有大量文献报道,但对微生物表型可塑性的研究较少。表型可塑性在微生物适应性进化中起重要作用,在抗生素胁迫下,可塑性基因很可能影响菌株的耐药性进化。本研究为探究金黄色葡萄球菌在万古霉素条件下的表型可塑性,将99株不同万古霉素最低抑菌浓度的金黄色葡萄球菌培养于万古霉素浓度分别为0μg/m L、2μg/m L和4μg/m L的环境中。对48 h内的生长表型数据进行检测,绘制其生长曲线和最大生长速率。结果显示,随着万古霉素浓度提高,99株菌的生长情况存在显著差异,仅少数菌株的生长未受到影响,最大生长速率无明显差异,表现出较好的表型可塑性。在4μg/m L万古霉素处理组,部分菌株的最大生长速率明显降低,表现出较差的表型可塑性。为了挖掘影响金黄色葡萄球菌表型可塑性的关键基因,本研究对所有菌株进行全基因组测序,应用基于case-control研究的静态全基因组关联分析(Genome-wide association analysis,GWAS)和基于生长参数的动态GWAS分别将菌株分子标记与生长表型数据相关联,定位与生长紧密相关的显著单核苷酸多态性位点,并进行基因注释。Case-control研究主要分析了万古霉素浓度为4μg/m L下的生长情况,定位到与其生长相关的基因npt A、lip2、ula A、emp、yid J等。在基于生长参数的动态GWAS分析下,定位到可能影响细菌不同生长阶段的基因,如rlu A、fem AB、gln Q等。其中,lip2、ssp A、pro S、ebh基因,在不同分析中均显著相关,推测这些基因在金黄色葡萄球菌的表型可塑性调控中起重要作用。本研究利用静态GWAS和动态GWAS从不同的角度定位与金黄色葡萄球菌表型可塑性相关的显著基因,为金黄色葡萄球菌表型可塑性的调控机制的研究奠定理论基础。与传统的基因组编辑技术相比较,CRISPR/Cas9系统能够提高重组质粒与宿主基因组的整合效率,从而高效地对金黄色葡萄球菌靶基因进行编辑。本研究借助CRISPR/Cas9系统对金黄色葡萄球菌S8’的gra S基因进行定点突变,获得了突变菌株S8’-gra S(I59L),建立了金黄色葡萄球菌表型可塑性基因功能验证平台,保证后续研究的顺利开展。