【摘 要】
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嗜碱耐盐芽孢杆菌N16-5具有较宽广的盐碱适应范围，能够在pH7.5-11.5和0-15％的NaCl范围内生长，是一个很好的研究盐碱适应机制的模型。本研究采用基因芯片技术在高pH环境中研究了
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嗜碱耐盐芽孢杆菌N16-5具有较宽广的盐碱适应范围，能够在pH7.5-11.5和0-15％的NaCl范围内生长，是一个很好的研究盐碱适应机制的模型。本研究采用基因芯片技术在高pH环境中研究了菌株N16-5在不同盐浓度(0％，2％，8％和15％ NaCl)和盐浓度的突然增高（从0％增至8％ NaCl）条件下的基因转录水平差异，从而揭示其盐适应机制。 本研究主要内容包括：⑴通过转录组数据分析发现，在高盐条件下，Na+外排和K+吸收转运相关蛋白表达量增加，例如Na+/H+ antiporter和K+/H+ antiporter等，这些转运蛋白对于维持胞内离子平衡是非常重要的。同时为维持胞内外渗透压平衡，Bacillus sp.N16-5积累大量相容性溶质，如甘氨酸甜菜碱和四氢嘧啶。这些相容性溶质的积累一方面靠转运蛋白（如甘氨酸甜菜碱转运蛋白）从环境中吸收，另一方面胞内从头合成，例如四氢嘧啶和甘氨酸甜菜碱的合成。SigB及其调控子和分子伴侣在高盐条件下转录水平提高。此外高盐条件下，还伴随细胞壁和细胞膜的结构和成分的变化，细胞运动性降低，胞外多糖产量的变化，同时对铁离子需求降低，Fur在盐适应过程中可能发挥一定作用。TCA循环在盐适应过程中为细胞提供能量。这些说明Bacillus sp.N16-5的盐适应机制是靠全局多个不同因子协作来实现的。⑵通过对盐适应过程的转录组数据分析发现，盐适应过程是一个复杂而有序的过程，有许多不同的转录调控因子在不同时间起主要作用，例如SigB和SigD在盐适应初期起主要作用，然后SigK和Sigma54随之响应盐胁迫，SigX和SigI在盐适应后期起主要作用。在不同盐浓度中转录变化的基因在盐应答反应初期转录水平也提高，说明这些基因在盐适应和应答反应中都发挥重要作用。⑶通过软琼脂平板测定菌株N16-5在不同盐浓度条件下的运动能力，发现在一定盐浓度范围内，Bacillus sp.N16-5的运动性随盐浓度升高而增强，但是超出这个范围，过多的Na+会抑制运动性。构建菌株N16-5敲除系统，构建了fur敲除菌株和回补菌株，并测定它们在不同盐浓度条件下的生长曲线。结果证实敲除fur基因会导致菌株N16-5在高盐条件下生长缓慢。而回补菌株的性状可以恢复到野生株的水平。本实验证明Fur在菌株N16-5的盐适应过程中发挥重要作用，这是首次在嗜碱菌中发现该现象。敲除5个在高盐条件下转录水平上调的基因，并测定缺陷菌株在不同盐浓度条件下的生长情况，发现敲除这些基因并不影响N16-5在高盐条件下的生长，说明在高盐条件下转录水平上调的基因不一定与盐适应有关系。
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