苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)因其杀虫效果好、安全、高效等优点而成为农业生物防治上应用最为广泛的杀虫微生物。与其它芽胞杆菌相比,Bt的显著特点就是在形成芽胞的同时,还能产生由杀虫蛋白组成的伴胞晶体。Cry蛋白从开始表达到晶体和芽胞的最终成熟涉及很多的物质和能量代谢,与其它芽胞杆菌相比,在苏云金芽胞杆菌晶体和芽胞形成过程中,与代谢相关的酶的合成和活性调节可能存在更为精细的方式。sigL基因编码的产物σL是细菌中调控许多重要代谢途径的sigma因子,本文围绕苏云金芽胞杆菌中的sigL基因的功能进行了一系列的研究,主要内容包括:克隆了Bt HD-73菌株的sigL基因,通过核苷酸序列同源性比对分析发现,在蜡样芽胞杆菌群(Bacillus cereus group)中具有较高的相似性,而与枯草芽胞杆菌的相似性较低,为43%。氨基酸序列分析表明,sigL基因属于σ54家族。应用同源重组的方法构建了Bt HD-73菌株的sigL基因插入失活突变菌株,并构建了相应的互补菌株,对sigL基因的功能进行了研究。在营养成分丰富的培养基中,sigL突变体的生长速率明显比出发菌株低,说明sigL基因的缺失影响了菌体对培养基中营养成分的利用,sigL基因在Bt HD-73菌株中是重要的调控代谢途径的σ因子。比较了出发菌株与sigL突变菌株在不同氮源培养基中的生长情况,差异显著性分析表明,sigL基因的缺失导致菌体不能利用精氨酸、脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸为唯一的氮源。SDS-PAGE和芽胞计数分析表明,sigL基因的缺失推迟了HD-73菌株杀虫晶体蛋白产生的时间,降低了芽胞的产量。在已公布的Bt 97-27库斯塔克亚种全基因组序列中找到了5个依赖于σL的转录调节因子(AcoR、BkdR、Bt104、LevR、Reg),在HD-73菌株中构建了这些转录调节因子的启动子与lacZ融合表达质粒,通过β-半乳糖苷酶活性分析表明,这5个基因的启动子在sigL突变体中的活性比在Bt HD-73菌株中的活性低;蛋白结构域分析表明,这5个转录调节因子的蛋白结构域具有依赖于σ54的转录调节因子的结构特点;序列比对分析表明,这些转录调节因子所在的操纵子的启动子序列具有受sigL调控的-12/-24区的特点,以上的结果说明Bt中的这些转录调节因子是依赖于σL的转录调节因子。研究了sigL基因对γ-氨基丁酸(GABA)代谢途径的调控,构建了GABA代谢途径中gabT基因(编码γ-氨基丁酸转氨酶)的启动子与lacZ融合表达质粒,通过β-半乳糖苷酶活性分析表明,gabT基因受sigL基因和reg基因的正调控,并且gabT基因的启动子是-12/-24区的特点。说明苏云金芽胞杆菌中的GABA代谢途径受σL调控。通过对sigL基因的功能研究,有助于了解苏云金芽胞杆菌的发育过程中能量和物质代谢调节机制,揭示该σ因子在晶体形成等生理生化过程中的功能和作用。