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黄单胞菌属(Xanthomonas)是一类重要的植物病原菌,可以感染多种植物,包括124种单子叶植物以及268种双子叶植物,水稻黄单胞菌白叶枯致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)可以引起水稻重要的细菌性病害——水稻白叶枯病。成功侵入宿主植物,并在其中定殖,Xoo需要高效而精细的信号传导系统感受外界信号,并对外界信号做出相应反应。双组份信号传导系统(two-component signal transduction systems,简称 TCS)是一种广泛分布于各种原核生物的一种信号传导方式,TCS可以感受各种环境信号,并调控细菌做出相应的基因表达。Xoo基因组中存在大量潜在的TCS系统,而这些TCS中却只有很少一部分有功能描述。本研究从全基因组水平研究了Xo0PX099A菌株中所有TCS中的组氨酸激酶(histidine protein kinase,简称 HK)对 Xoo 致病相关因子胞外多糖(extracellular polysaccharides,简称EPS)、群集运动(swarming)以及最终对宿主植物致病力的调控作用。我们通过同源双交换从全基因组层面敲除XooPX099A中所有41个HK的编码基因,除PXORS22690以及PXO_RS01335外,其余HK编码基因全部成功敲除,共计39个HK基因缺失突变体。对这些基因缺失突变体进行致病相关表型测定,发现StoS(stress tolerance-related oxygen sensor)以及 SreKRS(salt response regulator,kinase and sensor)正调控 Xoo EPS产量以及群集运动,然而StoS以及SreKRS的功能缺失并没有导致Xoo对宿主水稻的致病力变化。为了进一步研究StoS以及SreKRS的调控机制,我们对stoS以及sreK的缺失突变体相对于野生型菌株开展了 iTRAQ(relative and absolute quantitation)差异蛋白组学研究。与stoS以及sreK缺失突变体表现出类似表型相一致,通过蛋白质组学我们发现StoS和SreKRS在信号通路上相互重叠,存在交叉调控;我们还发现StoS和SreKRS通过改变碳代谢过程实现对EPS产量的调控,通过对Xoo趋化性通路调控群集运动;最有意思的是我们发现StoS以及SreKRS通过HrpG-HrpX信号通路负调控Xoo Hrp(hypersensitive reaction and pathogenicity)蛋白的表达,维持Xoo的Hrp蛋白在合适的表达水平,降低代谢压力。StoS以及SreKRS对Xoo EPS、群集运动以及Hrp蛋白等致病相关因子的表达调控最终表现为对Xoo在宿主水稻内以及脱离水稻自由生活时的环境适应性调控。通过对这39个HK基因缺失突变体的致病力测试发现,除了功能相对清晰的TCS,如rpfC以及colS的缺失会导致Xoo致病力的下降,黄单胞菌中尚未功能报道的phoR的缺失导致了 Xoo致病力的下调,然而PhoR配对的反应调节蛋白(reponse regulator,RR)PhoB的功能缺失却对Xoo致病力没有产生影响。我们发现PhoR对Xoo致病力的调控方式之一是通过对Xoo生长调控实现的,PhoB对phoBR操纵子正反馈调控,PhoR负调控phoBR的表达,而过量表达的PhoB蛋白对Xoo的生长不利,phoR突变体的生长能力下降正是由于phoR突变体中PhoB的过量表达所致。通过对phoB/phoR突变体转录组测试以及体外蛋白DNA相互作用等实验我们对PhoB/PhoR的调控靶标基因进行了分析。结合qRT-PCR以及蛋白免疫印记等实验,我们发现PhoB/PhoR负责生长环境中的磷酸盐饥饿应急反应调控。同时PhoB/PhoR通过调控tonB受体及其他转运相关基因表达调控Xoo对木糖及其他营养物质的转运、利用,以降低在低磷酸盐环境下的群体密度,减少对对磷酸盐的消耗。