嗜盐四联球菌（Tetragenococcus halophilus）是一种广泛应用于食品发酵中的中度嗜盐乳酸菌,大多数菌株分离自高盐环境中,是目前我国酱油制造中最常用的菌种之一,在食品发酵中起着增加风味,改良氨基酸组成等作用。由于嗜盐四联球菌是一株可以被安全应用于食品发酵中的乳酸菌,研究其耐盐机制不单可以为我们揭示嗜盐微生物的生命活动机制,还有利于未来工业生产应用中的新产品开发及菌种改造。目前对嗜盐四联球菌在盐胁迫条件下所利用的相容性溶质研究较为透彻,但对嗜盐四联球菌在盐胁迫条件下相容性溶质的吸收及代谢、相关基因表达的调控等分子机制的认知还十分有限。因此,本论文以一株分离于酱油的嗜盐四联球菌CICC 10469菌株为对象,结合组学研究及分子生物学手段,探究其在盐胁迫过程中的细胞应答机制和基因调控网络,鉴定了在盐胁迫适应中起重要作用的通路,阐明盐胁迫条件下的嗜盐四联球菌基因表达调控机制。具体研究内容及结果如下:利用第三代测序平台对嗜盐四联球菌CICC 10469进行全基因组测序,得到其基因组上的所有序列信息并进行了解析。结果表明嗜盐四联球菌CICC 10469基因组大小2.38 Mb,不含质粒;基因组上预测到33个转座因子及16个基因岛序列;并通过全基因组序列比较,分析了目前所有嗜盐四联球菌21个菌株之间的亲缘关系;嗜盐四联球菌CICC 10469基因组编码属于4个转运系统的19个甘氨酸甜菜碱转运蛋白,并通过精氨酸脱亚胺酶（arginine deiminase pathway,ADI）通路产生可作为相容性溶质的瓜氨酸。获取嗜盐四联球菌CICC 10469基因组上与基因水平转移、相容性溶质转运及物质代谢等过程相关的信息,从基因层面上理解嗜盐四联球菌的生物学活动,为进一步研究其调控网络及耐盐机理提供了基础。通过蛋白组学研究嗜盐四联球菌在低盐胁迫及高盐胁迫条件下的蛋白谱差异,共鉴定了178个差异表达蛋白;进一步分析这些差异表达蛋白的功能及参与的代谢通路,从翻译水平层面阐明了嗜盐四联球菌在遭遇盐胁迫时细胞适应性响应过程;关注关键相容性溶质的相关通路发现,嗜盐四联球菌在低盐胁迫下主要通过Opu C系统转运多种相容性溶质,在高盐胁迫下则利用BusA系统专一性转运甘氨酸甜菜碱;高盐胁迫条件下精氨酸通过ADI通路进行分解代谢,产生瓜氨酸、NH3及ATP可以帮助细胞应对渗透胁迫的物质;发现包括磷酸盐转运系统、双组分信号传递系统、多种物质代谢等途径在低盐及高盐条件下表达趋势存在差异,提出了嗜盐四联球菌在低盐及高盐胁迫条件下适应机制存在不同;通过对比转录组数据及蛋白组数据,研究基因在转录水平上及翻译水平上的基因表达调控,提供了嗜盐四联球菌转录后调控情况的相关信息。鉴定了首个来自嗜盐四联球菌的甘氨酸甜菜碱ABC转运系统BusA。该系统在嗜盐四联球菌高盐胁迫条件下表达量显著上调,克隆编码BusA系统的基因并进行异源表达可以显著提高大肠杆菌MKH13的盐耐受能力。对busA基因簇上游序列分析发现一个属于Gnt R家族的转录调控因子BusR。通过融合绿色荧光蛋白e GFP、位点突变等实验,验证了BusA系统上游序列PbusA的启动子活性及结构;进一步通过异源表达、凝胶迁移实验等,鉴定了BusR的转录调控作用,并验证了BusR在PbusA上的结合序列为5′-AAA（T/G）TGAC（C/A）（G/A）T（C/A）C-3′。鉴定了在嗜盐四联球菌耐盐机制中起重要作用的精氨酸代谢的调控过程;发现编码ADI通路的相关基因在基因组上形成一个基因簇arc,其上游编码两个同源性较低的ArgR家族转录调控因子;验证了arc基因上游的启动子活性,以及arc A与arc B、argR1与argR2基因间的共转录结构;分别鉴定了ArgR1以及ArgR2在嗜盐四联球菌精氨酸代谢过程中的调控作用,发现ArgR1负调控ADI通路,并且精氨酸的添加可以解除其抑制作用;而ArgR2则抑制精氨酸生物合成通路的表达。鉴定了ArgR1及ArgR2蛋白质N端两个与DNA结合的关键氨基酸残基Ser42-Arg43,推测精氨酸对ArgR1及ArgR2的不同调控作用可能与C端的“GDDT”区域保守性相关。提出了一种新的ArgR调控模式,阐明了嗜盐四联球菌的精氨酸代谢调控机制。本论文通过全基因组测序,揭示了嗜盐四联球菌CICC 10469基因组序列信息,对目前所有嗜盐四联球菌的菌株亲缘关系进行了分析,并提供了嗜盐四联球菌基因组上可移动元件的相关序列信息;结合蛋白组学与分子生物学研究手段,描绘了嗜盐四联球菌在盐胁迫条件下基因表达调控的全局性草图;进一步通过对甘氨酸甜菜碱转运系统及精氨酸代谢通路的研究,解析了嗜盐四联球菌盐胁迫适应性相关的基因表达调控机制;对揭示嗜盐菌的耐盐机制、进一步开发应用嗜盐四联球菌提供了理论基础及应用元件,具有重要意义。