联合固氮体系的建立是联合固氮菌发挥高效生物固氮活性的关键要素之一。固氮菌通过感应环境中的某些信号,向植物根表发生特异的定向移动,定殖或侵入植物根表,建立稳定的联合固氮体系。在细菌的趋化运动过程中,鞭毛发挥了重要作用。A1501是一株分离自我国南方水稻根际土壤的联合固氮菌。目前,对该菌的研究主要集中在固氮基因表达调控及碳源的获取等方面,而对该菌与植物之间的相互作用模式及联合体系的形成机制仍然缺少系统的认识和关键的分子证据。本研究采用生物信息学、分子生物学等手段,对已经完成测序的固氮斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501基因组进行分析,在注释出的100多个参与鞭毛合成及趋化相关基因的基础上,选择了鞭毛合成调控基因fleQ为研究对象构建了其突变株,并对其功能进行研究。根据斯氏假单胞菌A1501基因组全序列以及注释信息显示,鞭毛调节基因fleQ与其相邻的下游双调控组分fleS和fleR排列在一起。采用RT-PCR对各基因上游区进行了启动子区的分析,结果表明fleQ与fleS-fleR各自含有自身的启动子区,分属于不同的操纵子。将fleQ推导的氨基酸序列在NCBI网站进行BLAST比对分析,发现A1501 FleQ与其它一些细菌的鞭毛调节蛋白同源,其中与铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)FleQ高度同源(一致性=83%)。为研究A1501鞭毛调控基因fleQ的功能,我们构建了含fleQ基因部分片段的重组自杀载体pfleQ,采用三亲结合的方法将重组自杀载体导入野生型菌株A1501中,通过同源单交换获得fleQ突变株(△FleQ),同时构建了fleQ互补菌株FleQComp。电镜观察发现fleQ基因的阻断导致细胞不能正常合成鞭毛,而fleQ互补菌株FleQComp能使鞭毛的合成能力恢复。fleQ基因突变后并不影响菌株生长、固氮活性,但表现出运动缺陷性,菌体之间的相互交联能力下降,不能够稳定的聚集在一起,从而影响了生物膜的形成。实时定量和RT-PCR研究发现,fleQ突变株中,编码鞭毛重要组份的关键基因如:flgB、flgE、fliC及fliG等表达只有野生型的几十至几百分之一,由此推断fleQ基因对鞭毛结构各组分编码基因的表达具有正调控作用,该基因的突变使得鞭毛合成受阻,进而阻碍了鞭毛的后期组装。水稻根表定殖实验结果表明接种fleQ基因突变株的水稻根系的固氮菌定殖数量明显少于接种野生型菌株水稻根际的固氮菌数。可能由于细菌运动能力的缺陷导致固氮菌不能与水稻根表很好的接触,影响了固氮菌与根系间的定殖及联合固氮体系,生物固氮不能高效的进行,继而影响宿主植物的后期生长。本研究表明fleQ基因是一个调控鞭毛各组件合成的关键调控基因。该基因的缺失可造成鞭毛合成受阻,从而丧失运动能力,最终导致固氮菌无法与水稻建立稳定的联合固氮体系。由于A1501基因组中鞭毛各组分的合成基因处于多个不同转录单元中且受自身转录调控因子的调控,因此我们推断fleQ基因可能处于整个鞭毛合成调控系统的上级,并调控下游参与鞭毛合成调控基因的表达。但是,对于fleQ基因在鞭毛合成过程中的这种可能的调控模式,需要我们进一步实验验证。