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多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）是一类对植物生长有明显促进作用的植物根际促生菌（plant-growth-promoting rhizobacteria,PGPR）,已广泛应用于农业生产中。多粘类芽孢杆菌SC2分离自辣椒根际,在实验室条件下表现出遗传不稳定性,产生2个自发突变株SC2-M1、SC2-M2。SC2-M1菌落形态不规则、透明,不产芽孢,胞外多糖少,易于电转化,基因组数据丰富,是开展多粘类芽孢杆菌分子生物学研究的理想材料。在野生株SC2和自发突变株SC2-M1前期转录组分析中发现,SC2-M1基因组中与msmR1相邻的α-半乳糖苷酶基因melA的转录水平大幅上调。MsmR1是AraC/XylS家族的一类转录激活因子,AraC/Xyl S家族与多糖代谢、细胞毒力、应激适应等相关基因表达调控密切相关。本研究主要通过三方面分析msmR1基因的转录调控作用。首先,通过对SC2-M1菌株msmR1基因敲除,获得msmR1重组菌株;检测msmR1敲除对碳源利用、生长状态及抑菌活性的影响。其次,对msmR1重组菌株进行原位回补,验证敲除结果的正确性。第三,测定SC2-M1和msmR1重组菌株抑菌活性变化动态,结合多粘菌素合成基因pmxE的qPCR检测,选择适宜的培养时间,进行转录组测序分析。采用温敏型自杀质粒pRN5101,氯霉素作为抗性盒,构建了msmR1重组质粒pRN-msmR1-cm,电转化进入SC2-M1感受态细胞中;在39℃条件下培养、连续传代,筛选同源重组子,获得了msmR1重组菌株SC2-03040。对SC2-M1、SC2-03040进行生长测定,结果表明,与SC2-M1相比,msmR1重组菌株SC2-03040生长缓慢、稳定期活菌数显著降低。测定了SC2-03040菌株对10种不同糖类的利用能力,结果表明,msmR1的敲除导致SC2-03040菌株对供试糖类的利用能力普遍降低,对果糖、乳糖、甘露糖的利用影响较大,相比SC2-M1,SC2-03040在乳糖为唯一碳源培养到稳定期的OD600降低57%,果糖OD600降低54%,甘露糖OD600降低59%。通过平板对峙法以及比浊法测定SC2-M1、msmR1重组菌株SC2-03040对大肠杆菌的抑菌活性,结果表明,SC2-03040相比SC2-M1基本丧失了对细菌的拮抗性能。采用温敏型自杀质粒pRN5101,构建msmR1回补质粒pRN-msmR1H,对msmR1重组菌株SC2-03040进行了原位回补,同源重组去除氯霉素抗性盒,恢复msmR1基因正常表达,获得回补菌株SC2-03040H。结果表明,回补菌株SC2-03040H的生长性状和抑菌活性基本恢复到SC2-M1的水平。依据SC2-M1和msmR1重组菌株抑菌活性变化动态和多粘菌素合成基因pmxE转录表达动态,选择37℃、180rpm培养15h的菌液,进行转录组测序分析。转录组测序结果显示,msmR1重组菌株SC2-03040相比SC2-M1表达量下调的基因多达1454个,上调233个。下调显著的基因主要是与碳源代谢、氨基酸代谢、转运蛋白以及转录调控因子相关。与碳源代谢相关的差显表达基因主要是参与半乳糖、果糖、甘露糖、木聚糖、葡聚糖、阿拉伯糖等代谢过程。与碳源代谢的相应的酶如糖基水解酶、糖基转移酶、糖苷酶等众多基因表达量变化差异显著。编码多粘菌素的pmxA、pmxB、pmxC、pmxD、pmxE以及编码杀镰孢菌素的fusC、fusD、fusE、fusF、fusG、fusTE均显著下调。编码组氨酸合成的hisA、hisB、hisD、hisF、his G、hisH、his F、his Z、hisJ1下调显著。表明msmR1基因参与调控多糖代谢,影响菌株基础代谢,对NRPS类抗生素合成代谢也有间接影响。包括MarR家族、AraC家族等较多转录调控基因的下调,也表明msmR1转录调控的作用机理较为复杂。在转录组数据分析中发现,SC2-M1菌株内源质粒的过半数基因在SC2-03040中并未发现转录表达,通过PCR扩增內源质粒特异性DNA片段证实msmR1重组菌株SC2-03040中缺失内源质粒,推测极有可能是基因敲除载体pRN5101与SC2內源质粒不兼容造成。本研究成果初步揭示了msmR1基因的转录调控作用,为进一步阐明其分子调控机制奠定了良好基础。