根瘤菌和豆科植物的共生固氮作用,对于农林牧业的持续发展来说,起着非常重要的作用。在自然界中,根瘤菌存在两种生存方式。在自生条件下,根瘤菌可以独立地利用各种所需的能源和物质进行分裂并繁殖。同时,根瘤菌在自然界中还有共生的生活方式,主要过程是由以下几个方面构成,首先,由根瘤菌释放结瘤因子,刺激豆科植物的根毛发生卷曲,进而包裹根瘤菌,然后豆科植物和根瘤菌相互间发生特定的信号交互作用,植物分泌各种细胞壁溶解酶,使根毛细胞的细胞壁分解,从而形成侵染线,根瘤菌通过侵染线进入植物细胞内部,在植物体内进行增殖分化,形成特殊状态的根瘤菌,称为类菌体,植物细胞发生膨大,这个由膨大的植物细胞和根瘤菌共同组成的新生器官称为根瘤。豆科植物和根瘤菌共生固氮作用,是一个豆科植物和根瘤菌信号相互交流和相互作用的过程。因此探索豆科植物共生固氮作用的过程,要求分别从豆科植物和根瘤菌两个方向,对共生固氮作用进行研究。而在根瘤菌和其他一些细菌中,二组份系统是最主要的信号传导方式之一。因此,通过对根瘤菌中二组份系统的分析和研究,将有助于理解根瘤菌与豆科植物之间形成的共生固氮过程的原理和机制,同时也将为以后对根瘤菌进行遗传学修饰和工程学的改造提供理论基础。在本论文的研究中,以苜蓿中华根瘤菌二组分系统NtrY/NtrX作为研究对象,通过分子生物学和遗传学的方法,构建了多种关于二组分系统编码基因ntrY和ntrX的突变体,通过分析不同突变体如胞外多糖分泌能力、运动能力、鞭毛长短和多少等表型的变化,通过实时定量PCR分析各种与表型相关基因表达的变化,分析研究二组分系统NtrY/NtrX的功能。通过研究发现二组分系统中ntrY基因在分析的条件下没有明显的表型;ntrX基因表现出功能的多态性。ntrX基因可以影响苜蓿中华根瘤菌的运动能力、胞外多糖合成、鞭毛蛋白。通过实时定量PCR的分析表明,ntrX是通过调节相应编码基因的表达实现的。ntrX基因可能是一个新的胞外多糖合成的调节系统。ntrX基因还可以调节根瘤菌的细胞形态建成和细胞周期,关于调节机制有待于进一步研究。