枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)在面对营养匮乏或极端环境时，能诱导产生芽孢度过难关。同时，不良环境中休眠的芽孢又能在在适宜条件下启动萌发并再次进入营养生长状态，这是单细胞细菌适应外界环境压力，实现生活史转变的一个重要典范。因此，芽孢形成过程及其相关机制已成为研究原核生物发育生物学的重要内容之一。目前尽管模式细菌B.subtilis的芽孢形成的各个阶段都有详细的研究，但是B.subtilis通过何种信号途径感知不同的环境压力，从而启动芽孢形成仍有待于进一步阐明。　　芽孢形成起始阶段的核心事件是芽孢杆菌接受芽孢形成相关环境或者其它信号诱导，实现感应激酶的表达及自磷酸化，活化的感应激酶通过磷酸接力系统将芽孢形成关键调控因子Spo0A活化为Spo0A～P。细胞内活化的Spo0A～P达到一定阈值就能够启动芽孢形成相关基因的表达。kinA-E是芽孢形成起始中的5种主要的感应激酶，现已证实:kinA与细胞密度有关，kinC能够应答膜损伤和钾离子泄漏，kinD直接或间接地应答小分子信号物质的释放。但作为芽孢形成起始阶段起第二主要作用的蛋白激酶kinB能感应何种外界因素，以及感知的信号通路目前国内外报道很少。与此同时，营养贫瘠是诱发芽孢形成的重要因素，这类信号将通过哪一信号途径被感知迄今也无定论。针对以上问题，我们开展了组氨酸蛋白激酶kinB感应胞外营养信号以及分子途径的研究。　　本论文的主要研究结果如下:　　1.枯草芽孢杆菌kinB能直接或间接地感应胞外营养贫瘠信号影响芽孢形成起始过程。为确认组氨酸激酶kinB所感知的外界信号类型，我们研究了B.subtilis168芽孢起始过程最主要的两种感应激酶kinA和kinB在芽孢形成过程中对外界营养贫瘠信号的感应。分别检测了基因敲除菌株△kinA和△kinB在营养丰富的促芽孢形成培养基2XSG和营养贫瘠的Minimal Medium(MM)中对芽孢形成水平的影响。结果发现:在营养丰富的2XSG培养基中，△kinA菌株芽孢形成水平与野生型相比明显降低，△kinB菌株对芽孢形成水平与野生型相比则无明显变化;而在营养贫瘠的MM培养基中，△kinB敲除菌株芽孢形成水平与野生型相比明显降低，△kinA菌株则无影响。因此，感应激酶kinB确实能直接或间接地特异感应胞外营养贫瘠信号，影响芽孢的形成。　　2.kapB、kbaA参与感应芽孢形成过程中的胞外营养贫瘠信号。组氨酸感应激酶kinB的结构分析显示，该蛋白六次跨膜，且由DHp domain和CA domain组成的胞质区伸向细胞质内。因此很可能通过其它偶联的蛋白接受胞外营养信号。我们检测了文献报道的与kinB有关的锚定在膜上的脂蛋白kapB、膜蛋白kbaA是否也在芽孢形成过程中感知贫瘠营养信号。分别检测kapB、kbaA在2XSG和MM培养基对芽孢形成的作用，证实kapB、kbaA能直接或间接地感应胞外营养贫瘠信号。　　3.kapB、kbaA位于感应激酶KinB的上游。为确定kapB、kbaA以及感应激酶kinB在信号途径中的上下游关系。我们比较了B.subtilis野生型、△kapB、△kinB、△kinB△kapB、△kinB△kapB∷kapB及△kinB△kapB∷kinB在营养贫瘠的的MM中对芽孢形成水平的作用，证实kapB位于感应激酶kinB的上游。比较B.subtilis野生型、△kbaA、△kinB、△kinB△kbaA、△kinB△kbaA∷kbaA及△kinB△kbaA∷kinB在营养贫瘠的的MM中对芽孢形成水平的作用，证实kbaA位于感应激酶kinB的上游。比较△kbaA、△kapB、△kbaA△kapB及△kinB对芽孢形成水平的作用，证实kbaA及kapB通过两条不同的途径影响kinB。　　4.分析kapB参与感应胞外营养贫瘠信号必需的结构域。通过预测kapB蛋白结构，确定了kapB蛋白中有SH3domain和α-螺旋结构两个关键结构域。分别构建截短蛋白结构域的表达载体，回复到△kapB菌株中，比较对芽孢形成作用的影响。证实kapB蛋白无论缺失SH3domain或者α-螺旋结构都会影响芽孢形成过程中对贫瘠营养信号的感知。　　本论文的创新点体现在以下几个方面:　　本研究证实了组氨酸感应激酶kinB以及kapB—kinB、kbaA—kinB分子途径在芽孢形成过程中感应胞外营养贫瘠信号的作用。