在医疗卫生和工业生产的相关领域,灭活是消除致病菌影响的常规方法。然而,灭活后的死亡细菌往往无法得到完整清除,会继续残留在材料表面上,并对表面附近活细菌的运动与粘附行为产生持续影响。本课题组以往的研究表明,生长在死亡的铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa,PAO1）上的生物被膜更加柔软,菌群数目更少。然而,死亡细菌对表面附着的生物被膜形成之前的游离态细菌造成的影响及其相关机理并不清楚。在本论文中,我们利用数字全息显微镜（digital holographic microscopy,DHM）对沉积死细菌层附近的PAO1的三维行为和空间分布情况进行了实时追踪;同时,结合游离态细菌的RNA-seq和死亡细菌的代谢组学分析,本论文揭示了细菌运动及粘附行为变化的分子基础。主要内容如下:（1）基于DHM,我们追踪了在紫外灭活后的死亡的PAO1表面上的游离态活菌的三维行为,获知了死活菌之间的相互作用。首先,我们使用紫外杀菌方式对PAO1进行灭活处理,制备了均匀沉积于表面的死细菌层,利用DHM实时观察PAO1在此表面与活细菌层表面上的3D运动行为和表面聚集情况。我们发现,相对于活细菌层表面上的游离态细菌,死细菌沉积表面附近的细菌在近表面密度更小,三维运动速度(V3D)下降,同时伴随着细菌发生“轻弹”（flick）行为的频率增加。这表明游离态细菌通过更频繁的主动响应行为flick以远离死细菌表面。另一层面上,表面上死细菌鞭毛的固定与活细菌鞭毛的旋转引起的近界面流体力学变化进一步增大了PAO1在活细菌表面的聚集程度。上述因素共同抑制了细菌在死细菌表面的聚集,并且激活了游离态细菌的适应性防御机制。（2）我们对运动在死细菌层表面上的游离态PAO1进行RNA-seq,并利用基于LC-MS的代谢组学技术分析活细菌表面与死亡细菌表面的差异代谢物与代谢通路。RNA-seq的转录组数据揭示了游离态PAO1的dgc E和dgc M基因的上调抑制了其在死细菌层附近的运动;与此同时,死细菌的存在上调了与PAO1毒力因子密切相关的基因hcp1,clp V1和vgr G1。此外,死细菌与活细菌显著富集的差异代谢途径表明死细菌表面代谢物琥珀酸的增加和L-谷氨酸的减少促进了游离态细菌的空间扩散。综上所述,基于DHM对死细菌层表面上的游离态细菌的3D实时追踪,并结合RNA-seq和代谢组学分析技术,我们探讨了死亡铜绿假单胞菌对游离态活菌三维运动以及粘附行为的影响,并揭示了背后的分子机制。我们的研究结果表明,死细菌表面上的游离态Pseudomonas aeruginosa更为分散,其原因是由于表面物理性质的变化以及差异胞外代谢物会引起细菌信号转导通路的改变,进而启动PAO1的适应性响应机制调整其运动与后续的粘附行为。这些发现对于开发新型防污涂层和抗菌表面具有重要的借鉴意义。