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巴氏醋杆菌因其强大的氧化乙醇产乙酸能力而被广泛用于食醋工业化生产,其耐酸性能是制约高酸度食醋生产的关键因素。目前,有关巴氏醋杆菌耐酸分子机制尚未进行深入研究。本文以分离于浙江省传统玫瑰醋中的一株产酸量高达110 g/L的巴氏醋杆菌Ab3为研究对象,从定量差异蛋白组学及细胞压力响应调控通路等方面对其耐酸分子机理进行了深度分析和揭示。本文首先开展了巴氏醋杆菌群体感应（quorum sensing,QS）测定及遗传多样性分布的研究。采用指示菌检测法,未能在巴氏醋杆菌Ab3和CICC 20001中检测到常见信号分子AHLs（N-acyl-homoserine lactones）和AI-2（Autoinducer-2）。基因组数据分析表明,AHL合成酶及其受体蛋白编码基因在巴氏醋杆菌基因组遗传进化过程中普遍丢失,同时也未在其中发现AI-2合成和响应体系中蛋白同源序列。相比于巴氏醋杆菌,其它醋酸菌属如Komagataeibacter和Gluconacetobacter中仍保留信号分子合成酶LuxI或受体蛋白LuxR,表明这些菌种中QS仍扮演重要的调控作用。此外,除AHLs和AI-2以外的其它QS信号分子（DSF,PQS,和DKPs等）的完整基因结构未在巴氏醋杆菌中发现。因此,我们认为巴氏醋杆菌存在其它调控通路。为进一步探索巴氏醋杆菌耐酸性调控网络,我们采用iTRAQ蛋白组学方法,定量剖析了高酸度条件下细胞蛋白表达组轮廓及功能调控过程。在鉴定的1386个蛋白中,高酸胁迫下差异表达的蛋白超过150种（p<0.05）。经GO基因功能富集、KEGG代谢通路及功能比较,我们将蛋白组水平细胞耐酸性适应归纳为四类生理过程的稳态维持:核糖体和蛋白质代谢、氨基酸代谢、脂肪酸合成和氧化还原压力应对过程。在调控通路方面,双组份系统和毒素抗毒素系统（toxin-antitoxin system,TAS）首次被揭示可能与巴氏醋杆菌耐酸性能相关,预示着TAS在巴氏醋杆菌耐酸性调控网络中占有重要地位。考虑到TAS的生理活性并结合蛋白组学研究结果,本文进一步开展巴氏醋杆菌TAS的研究。依据生物信息学软件预测,巴氏醋杆菌Ab3基因组中存在21对假定II类TAS。选取其中三对假定TAS基因对DB3403205-DB3403210,DB3404120-DB3404125,以及DB3401190-DB3401195进行基因结构和活性分析。结构分析表明DB3403205-DB3403210和DB3404120-DB3404125符合II类TAS典型结构特征,毒素和抗毒素编码基因共转录,蛋白结构预测显示其分别含有TAS HicAB和HigAB的保守结构域。DB3401190和DB3401195为非共转录结构,且蛋白不含有TAS常见结构域。三对基因异源表达时均有活性,分别命名之为AphicAB,AphigAB,以及ApnpoTA（一种可能的新TAS）。巴氏醋杆菌以及其它醋酸菌TAS遗传多样性及分布研究表明,基因组中TAS分布与细胞生存环境密切相关。尤其,长期工业驯化菌株的TAS数量（>10）普遍多于那些分离于果蝇肠道及宿主的菌株所含有的TAS数（<5）,表明TAS在工业菌株响应高酸胁迫过程中可能发挥重要作用。此外,巴氏醋杆菌TAS的毒素蛋白多属于具有内切核酸酶活性的RelE和PINVapC家族,而抗毒素多含有RHH和AbrB结构域,预示着毒素可通过切割加工不同RNAs再编程翻译组。细菌种群生长过程中,异质化亚群形成是一种普遍现象,持留亚群即为一种重要特征。我们首次对巴氏醋杆菌Ab3食醋发酵过程中持留现象进行了探索。结果表明,巴氏醋杆菌Ab3会形成持留细胞,对数期持留形成率>1%,远高于其它微生物（如大肠杆菌持留形成率<0.1%）。乙醇和乙酸显著影响巴氏醋杆菌持留形成率,且与ATP合成密切相关,表明持留形成在巴氏醋杆菌产酸耐酸过程中扮演重要角色。此外,持留细胞在其它醋酸菌中也广泛存在,但持留形成率在不同种属间存在显著差异。最后,我们对巴氏醋杆菌AphicAB功能进行了进一步剖析,同时完善了巴氏醋杆菌的基因工程操作方法学。AphicAB敲除株的产酸速率和最终醋酸累积量均呈下降趋势;同时不同生长阶段和不同酸度条件下敲除株持留形成率也有所降低。qRT-PCR检测表明低酸度压力下AphicAB转录水平较稳定,而高酸度条件下AphicAB的转录随酸度增加而上调10-20倍,证明了ApHicAB在巴氏醋杆菌高酸胁迫下发挥重要作用。转录调控对象分析表明,ApHicAB在巴氏醋杆菌中主要起正调控作用。相对于敲除菌,供试的40个基因中约32个基因的转录水平在原始菌表现为上调,上调倍数在1.2-3范围内。其中,上调倍数超过2的基因超过30%。这些基因涉及与耐酸密切相关的生物过程,包括氨基酸代谢、蛋白质合成与代谢、双组份系统等。特别地,另外两个毒素抗毒素,AphigAB和ApnpoTA,也上调表达（>2.5倍）。这表明ApHicAB和这些TAS之间存在相互协作及调控作用。在酸压力条件下ApHicAB通过调控胞内不同生理代谢过程中蛋白的表达影响持留形成,进而利于细胞生存。实验过程所构建的相关工具质粒及实验方法为巴氏醋杆菌分子生物学研究提供了重要支持。醋酸菌的耐酸机制是一个错综复杂的网络。随着系统生物学及进化生物学等的发展,多组学研究手段的应用,将不断促进我们对巴氏醋杆菌耐酸性分子机制尤其是调控网络的认识。这对构建和筛选高性能工业菌株,推动我国食醋工业发酵水平及产业升级改造具有重要意义。