水资源短缺造成的干旱问题对农作物生产产生巨大影响。因此,提高农作物的抗旱能力成为人们关注的焦点和研究的热点。大量研究显示植物内生菌能够帮助宿主植物抵抗干旱、盐碱等非生物环境胁迫。但目前为止,植物内生菌促作物抗旱抗逆的机制并不十分清楚,这阻碍了促植物抗旱内生菌的筛选鉴定和实际应用。本课题组前期从骆驼刺植物组织中分离筛选获得的内生细菌骆驼刺泛菌Pantoea alhagi LTYR-11Z能够定殖于小麦根部,促进小麦生长并增强小麦的抗旱能力。LrhA作为LysR型转录调节因子（LTTR）家族的一员,在菌体生物膜的形成、鞭毛运动、宿主定殖、渗透压响应和趋化性等生命活动中发挥着重要的调控功能。甲基萘醌是一种脂溶性分子,是细菌细胞质膜的成分,衍生自细菌中莽草酸途径的共同分支点中间体—分支酸,它们在电子传递、氧化磷酸化、主动转运和抗氧化过程中起重要作用。本研究以骆驼刺泛菌LTYR-11Z为研究对象,通过分子生物学研究手段结合植物实验研究转录因子LrhA对骆驼刺泛菌甲基萘醌合成的调控作用及其抗氧化功能。主要研究内容如下:1.以全局转录调控因子LrhA为切入点,测定骆驼刺泛菌野生株、ΔlrhA突变株和回补菌株在CHP、H2O2氧化剂处理下的存活率,发现ΔlrhA突变株与野生株相比存活率显著降低,且在突变株中回补lrhA基因后其抗氧胁迫能力恢复到野生株水平,表明LrhA具有协助骆驼刺泛菌抵御氧化胁迫的重要作用。2.通过ΔlrhA突变株与野生株转录组测序及比较分析,发现在ΔlrhA中,甲基萘醌合成基因men D、men H、men B、men C、men E显著下调（fold change>1.5）（P<0.05）,这五个基因位于men FDHBCE操纵子上。通过实时荧光定量PCR（q RT-PCR）检测,发现men FDHBCE中的men D、men F、men B、men C基因在ΔlrhA突变株中的表达水平较其在野生株中的表达水平显著下调;通过lac Z报告基因检测野生株、ΔlrhA突变株和互补菌株中men FDHBCE操纵子的启动子活性,发现men FDHBCE操纵子在ΔlrhA突变株中的表达水平较其在野生株中显著降低,证明LrhA正调控men FDHBCE操纵子的表达。随后,通过凝胶阻滞迁移（EMSA）实验发现LrhA与men FDHBCE操纵子启动子序列直接结合;进而通过DNase I footprinting实验确定LrhA在启动子区域的结合位点为5’-CAGCCTCTGACCAACCGGGAAGAGGCTG-3’。以上实验证明LrhA直接结合在men FDHBCE操纵子启动子上正调控men FDHBCE操纵子的表达。3.在骆驼刺泛菌中,除了men FDHBCE操纵子以外,men A基因也参与了甲基萘醌的生物合成。通过敲除甲基萘醌合成基因men D、men A,比较骆驼刺泛菌野生株、Δmen A、Δmen D突变株以及Δmen A（men A）和Δmen D（men D）回补菌株在CHP、H2O2胁迫下的存活率差异,发现突变株的存活率较野生株显著下降,表明骆驼刺泛菌的甲基萘醌生物合成途径参与其抗氧化胁迫功能。随后通过DCFHDA荧光探针测定骆驼刺泛菌野生株、Δmen A、Δmen D突变株以及回补菌株在同等H2O2和CHP胁迫条件下胞内的活性氧（ROS）水平,发现Δmen A、Δmen D突变株与野生株和回补株相比胞内ROS水平显著上升,表明骆驼刺泛菌的甲基萘醌生物合成途径能显著降低其胞内ROS水平,协助其抵御氧化胁迫。4.通过小麦盆栽实验,发现接种突变株Δmen A、Δmen D的小麦与接种野生株的小麦相比抗干旱能力显著下降,表明骆驼刺泛菌的甲基萘醌生物合成途径具有协助该菌株促小麦抗旱的作用。综上所述,本次研究发现在骆驼刺泛菌P.alhagi LTYR-11Z中转录因子LrhA具有抗氧胁迫的生理功能,而LrhA主要是通过正调控甲基萘醌生物合成基因的表达发挥其抗氧胁迫功能。甲基萘醌合成途径在氧胁迫条件下参与清除胞内活性氧自由基,维持胞内氧化还原平衡。此外,甲基萘醌生物合成途径具有增强骆驼刺泛菌促进小麦抗干旱胁迫的能力,这对于研究该菌株促小麦抗旱的内在机制具有重要意义。