粘细菌是一类具有复杂细胞行为的革兰氏阴性细菌，生活史包括了营养丰富时的个体生长阶段和营养匮乏时的多细胞发育阶段。在其多样性的细胞过程中，滑动运动、捕食行为和分化发育被认为是具有社会性的细胞群体行为，而细胞群体(S-)运动则是粘细菌完成复杂的生活史和各项细胞行为所必须的基本行为。一直以来，粘细菌被认为主要生活在陆地土壤环境中，近些年的实验结果表明，在海洋环境中也存在着大量的粘细菌，并可依据对海水浓度的耐受性分为海洋耐盐和嗜盐粘细菌。在海洋环境中，粘细菌社会性细胞行为的适应性改变将对于其在含盐液体环境中的定殖起到关键性的作用。相关分子机制的阐明，不但可以极大地拓展对于复杂原核生物细胞行为调控的认知，还能为理解粘细菌的进化和起源提供线索。　　Myxococcus fulvus HW-1是我们实验室分离自海滩样品的一株耐盐菌株，与粘球菌的模式菌Myxococcus xanthusDK1622具备很高的基因组同源性和类似的细胞行为特征。前期研究表明，与陆生粘球菌DK1622不同，HW-1能够在海水培养基中生长，并且完成包括分化发育在内的全部生活周期。更为有趣的是，在海水培养条件下，HW-1的S运动能力明显得到了增强。同时，通过转座子随机插入HW-1基因组的方式筛选得到了一株丧失S运动和发育能力的突变株HL-1，并将插入位点定位于由六个基因构成的mts基因簇的第三个基因mtsC上。在HL-1中，海水增强S运动的表型完全丧失。虽然在DK1622中含有一个与mts同源的基因簇MXAN1332-MXAN1337，但是其缺失表型都不明显。据此，我们给出了一个基本假设:在自然环境中，HW-1生活在缺少与富含海水交替发生的海滩生境中，其相关的细胞行为需要依据海水含量的改变进行调整，以适应不同的生存环境。在这一调整过程中，细胞群体S运动的改变将起到核心作用。因此，我们选取HW-1作为研究对象，探索在海水条件下mts基因簇调控以S运动为代表的社会性细胞行为的分子过程，进而揭示粘球菌对于海水生境的适应进化机制。　　首先，我们对于海水条件下不同菌株社会性细胞行为的改变进行了系统表征。由于在HW-1中缺少有效的遗传操作手段，我们在DK1622中分别敲除了MXAN1332-MXAN1337基因，并将HW-1的同源基因（mtsA-F）在相应的DK1622敲除菌株中进行了同源回补表达。表型分析的结果表明:与野生型HW-1类似，在含有20％海盐的培养条件下（简称为20％海水条件），与常规培养条件（简称为淡水条件）相比，各回补菌株均呈现了S运动增强，胞外多糖(EPS)增多和初始生物膜吸附能力增强的预期表型。尤其是mtsB回补菌株(DK1622，△MXAN1333，pZJY41∷mtsB)的表型最为明显，各种指标的增加幅度最高。这些结果表明，在粘球菌中mts基因簇（尤其是mtsB）极有可能参与甚至主导了在海水条件下细胞行为的调整过程。　　接下来，我们对mts及其同源基因簇在HW-1和DK1622中的差异进行了探索分析。qPCR定量分析表明，在HW-1中，除mtsA之外的其它mts基因（mtsB-F）在20％海水条件下均较淡水条件有明显上调;而在DK1622中，mts的各同源基因（MXAN1332-MXAN1337）在20％海水条下的表达较淡水条件均有大幅下降。共转录分析结果显示，在DK1622中，MXAN1332-MXAN1337是共同转录的;而在HW-1中mtsA单独转录，mtsB-mtsF共同转录。启动子预测结果表明，在HW-1的mtsB基因上有可能含有活跃的启动子，而在DK1622的对应位置，由于MXAN1333（mtsB同源基因）的起始密码子前移，将相应的启动子涵盖在基因内部而失去活性。这些结果说明，在HW-1和DK1622中，海水条件下mts及其同源基因簇的转录模式和活性均有明显区别。同时，考虑到mts同源基因之间仍存在一定的序列差异，我们后续的实验主要使用了DK1622同源回补mtsB的菌株进行了机制研究。　　作为S运动的引擎，四型菌毛(TFP)通过交替发生的伸展和收缩过程拉动细胞前进，因此，我们分析了相关菌株在不同培养条件下TFP的差异。由于粘球菌的TFP与EPS之间存在着相互作用，EPS的存在会对TFP的检测产生影响，我们在相应菌株中敲除了epsA基因（EPS的主要结构基因之一），构建了具有EPS缺失背景的菌株。Western杂交半定量分析表明，与淡水培养条件相比，mtsB回补菌株在20％海水条下可以产生更多的细胞表面TFP;在甲基纤维素溶液浸没体系中，mtsB回补菌株在20％海水条下发生了更多的栓菌事件，并且S运动速率也有所提高。这些结果强烈暗示了海水（海盐）极有可能通过MtsB上调TFP的胞外组装量进而提高了细胞S运动的效率。然后，我们利用GFP对回补菌株中的MtsB进行了荧光标记，结果表明MtsB蛋白在DK1622中分布于细胞两端，这与文献中揭示的TFP基座中PilB和PilT蛋白的定位方式高度一致。由于PilB和PilT是负责TFP组装和解聚的ATP酶分子，分布的重叠性暗示了MtsB可能与PilB/PilT发生相互关系。接着，我们利用酵母双杂交(YTH)系统对相关蛋白的相互作用进行了探究。对mts基因簇各产物的分析表明，同生物信息学预测的结果一致，MtsA-F之间存在着复杂与普遍的相互作用，说明Mts蛋白可能形成一个复合体而发挥功能。对MtsB的分析表明，它与HW-1中的PilB存在相互作用;更为重要的是，MtsF与来源于DK1622和HW-1的PilB与PilT都存在明显的相互作用。对于这些结果我们给出的解释是:Mts蛋白可能形成一个复合体分布于细胞两端，MtsB不一定直接与TFP基座蛋白相互作用，而是可能通过复合体中的其它组分（例如MtsF）调控PilB/T的活性，实现TFP的胞外组装量在20％海水条件下的增多。　　mtsB回补菌株在20％海水条下的另一个重要表型是EPS产量增多，这对于提高细胞的粘附能力从而保证在高水含量环境中吸附于固体表面至关重要。已有的研究表明，TFP的胞外组装量的提高可以通过Dif系统上调EPS的产生，从而可以很好地解释EPS产量增多的表型。但是，当我们在不同菌株中敲除了Dif系统中接收与传递信号的difA基因后，发现部分菌株的EPS产生与子实体形成表型发生了恢复。这暗示了除去胞外TFP组装量的调控，Mts蛋白极有可能参与了存在另外一个EPS调控途径。通过YTH分析，我们发现MtsC，MtsD和MtsF可以与DifC相互作用;MtsE和MtsF与DifE存在相互作用。这说明，Mts复合体中的蛋白通过直接与DifA下游调控组分DifC/E的相互作用而直接上调EPS的产生是存在可能性的。关于这一假设，我们正在试图获取更多的相关证据。　　在自然环境中，当粘球菌细胞被海水浸没时，其相关的细胞行为需要进行相应的调整:由于A运动在高水含量的条件下不再发挥作用，作为唯一运动方式的S运动需要加强，进而保证后续多个社会性细胞行为的完成;海水的存在通常意味着营养物质的溶解和稀释，此时粘球菌倾向于开始分化发育以抵御不良环境;但是，水含量的增多使得细胞被悬浮起来的几率大大增加，而细胞吸附于固体是粘球菌形成生物膜并且完成分化发育的必须条件;因此，粘球菌需要响应海水条件，提高EPS表达量，从而保证胞外基质的粘度和强度，使细胞仍然能够吸附在特定的固体表面。通过本文的实验并结合前期结果，我们绘制了粘球菌在海水条件下mts基因簇调控以S运动为代表的社会性细胞行为的可能模式图。Mts蛋白可能形成一个复合体并分布于细胞两端;MtsB可能负责了对于海水（盐）信号的初始响应;接着，通过Mts复合物中的其它组分(MtsF)调控TFP基座ATP酶PilB/T的活性，实现TFP的组装/解聚效率的提高，进而增强细胞的S运动能力;同时，作为快速响应途径，Mts复合物中的蛋白可以直接与Dif系统中DifA下游调控组分DifC/E的相互作用而上调EPS的产生，保证细胞的基本粘附能力;并且，随着TFP细胞外组装量的提高，通过包含DifA的完整Dif途径，细胞的EPS实现持续的高效分泌，从而保证了后续多个社会性细胞行为（尤其是分化发育过程）的完成。