天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)属于革兰氏阳性细菌，由于具有复杂的形态发育和生理分化过程，同时能产生丰富的次生代谢产物，已成为研究链霉菌的模式菌株，其基因组已于2002年测序完成。天蓝色链霉菌作为一种典型的土壤细菌，在生长和生理代谢中常受到环境胁迫作用，长期进化形成了一套完整的胁迫调控机制。对这些胁迫调控机制的深入研究，有助于我们更加清晰地理解微生物与人类和谐共存的意义，以及更好地将这些微生物为我所用。 本课题选择了典型的胁迫调控离子通道蛋白(Larger conductanceMechanosensitive channel，MscL)和Sigma factor(σ)为研究对象进行阐述，为深入剖析复杂的环境胁迫调控网络体系提供基础。 首先选取实验室条件下的渗透压改变作为一种模式胁迫条件，对天蓝色链霉菌生长相关数据进行分析，包括高渗胁迫对菌体次级代谢的影响、低渗胁迫对菌体生长的影响、不同溶质造成的渗透压改变对菌体产生的不同影响以及细胞相容性物质(游离氨基酸、离子、甜菜碱)的变化。试验结果表明，NaCl是实验室最佳模拟渗透压改变的溶质、高渗胁迫会造成菌体次级代谢的提前；低渗胁迫对菌体造成的影响经24h基本可以恢复到正常水平，低渗胁迫梯度越大，对菌体的生长抑制也越大，细胞相容性物质中参与低渗胁迫的物质主要有Na<+>、K<+>，谷氨酰胺和甜菜碱。基于上述研究，对渗透压胁迫的调控因子MscL和σ分别进行研究。 通过与大肠杆菌大电导率机械敏感性离子通道(Ec-MscL)编码基因进行序列比对，发现天蓝色链霉菌中存在同源性较高的基因SC03190，推测其编码大电导率机械敏感性离子通道，并将其编码蛋白命名为Sc-MscL。通过scmscl敲除、体内与体外分别表达Sc-MscL对Sc-MscL的功能进行了研究，结果表明Sc-MscL能专一性应对NaCl产生的低渗胁迫反应，Sc-MscL缺失造盛菌体孢子产生提前，且放线菌紫素(blue pigmented polyketide actinorhodin，Act)的产量降低；体内过量表达Sc-MscL致使菌落形态变小、皱褶减少，且Act产量增加。利用大肠杆菌成功表达了GST和His融合的膜蛋白Sc-MscL，通过凝血酶酶切获得单一的Sc-MscL蛋白；体外Cross-linking试验证明，Sc-MscL和其他的菌株同源蛋白一样呈现出保守的五聚体结构。这是首次对天蓝色链霉菌离子通道MscL的生化特性和生理功能进行研究，取得了初步研究成果。 另一方面，基因组信息分析显示天蓝色链霉菌内存在大量的σ因子，这些σ因子大多是可选择性的，即在特定的条件下开启，诱导相关基因的表达。其中，σ家族是比较重要的σ因子。本论文研究结果表明，σ家族中的σ与天蓝色链霉菌的气生菌丝、孢子产生和抗生素合成密切相关，σ敲除后菌体在胁迫条件下的生长(盐、酸、氧化、乙醇、冷激、热激)受到不同程度的抑制，且在氧化胁迫、酸胁迫和冷激条件下，菌体的生长周期相对于野生型的生长周期发生了改变。通过体外亲和纯化、pull-down和荧光共定位分析，证明σ与ATP合成酶的β亚基(ATPaseβ)存在特异性相互作用，分析σ缺失突变株发现胞内ATP水平明显升高，这是首次发现σ因子和能量系统调节相关；通过体外蛋白-DNA结合试验和双向电泳分析了σ潜在的调控对象，结果表明编码这些蛋白的基因与形态发育、抗生素合成和胁迫调节相关，从而揭示了σ缺失造成表型变化的分子机制。