根际的有效定殖是植物根际促生菌（Plant growth-promoting bacteria,PGPR）发挥促生和拮抗功能的前提,而生物被膜形成能力的强弱是根际定殖的关键。芽孢杆菌生物被膜的形成受多种环境因素诱导。已知环境缺氧信号可刺激芽孢杆菌生物被膜形成,但具体的信号识别和调控机制并不清楚。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）SQR9是本实验室从黄瓜种植发病区健康植株的根际所分离的促生菌,该菌株通过与优质有机载体堆肥得到的微生物有机肥在防控土传病害方面具有显著效果。本实验室前期工作发现菌株SQR9中两组分调控系统ResDE与其生物被膜形成和根际定殖相关。但ResDE调控生物被膜形成的具体机制还不清楚。本文通过基因敲除、定量PCR、等温滴定实验（ITC）、凝胶迁移实验（EMSA）、DNase I footprint实验、细菌双杂交实验（BACTH）等方法,研究了 ResDE如何识别环境缺氧信号以及对SQR9生物被膜形成的具体调控机制。主要结果如下:1.通过对SQR9在不同氧分压条件下的菌落形态进行观察,表明环境缺氧信号可促进SQR9菌落高级结构的形成。荧光定量PCR结果表明环境缺氧信号通过诱导胞外基质的合成促进SQR9生物被膜形成。通过对SQR9MresD和SQR9MresE菌株在不同氧分压条件下的菌落形态观察和突变体中生物被膜形成相关基因转录水平分析,阐明了 ResDE参与缺氧信号诱导的SQR9生物被膜形成过程。2.通过BLAST和启动子分析,发现负责调控resABCDE操纵子表达的组成型启动子PresA位于resA基因的阅读框前并且具有较强转录活性,而位于resD基因阅读框前负责调控resDE基因表达的自调控启动子PresD转录活性较弱。环境氧分压降低条件下resE、resD基因表达水平的增加和PresD::gfp的菌株在缺氧条件下GFP荧光强度的增加,表明环境氧分压降低可诱导PresD转录活性从而促进resE和resD基因表达。对胞内NAD+/NADH 比率的测定和ITC实验表明激酶ResE可通过与NAD+结合从而识别胞内NAD+/NADH 比率的降低。3.通过对缺氧条件下不同菌株的菌落形态观察,发现环境氧分压降低造成细胞呼吸过程受损,从而促进SQR9生物被膜的形成。通过对环境氧分压降低条件下SQR9MresD和SQR9MresE中细胞色素复合物合成基因的转录水平分析,发现两组分调控系统 ResDE 影响细胞色素复合物 cytochrome caa3、cytochrome aa3、cytochrome bc的合成。EMSA实验和DNase I footprint实验结果表明ResD可直接调控cytochrome caa3和cytochrome aa3的合成,从而影响细胞呼吸过程。4.通过构建SQR9Mcta、SQR9Mqox和SQR9Mqcr突变体菌株,并观察不同氧分压条件下突变体菌落形态变化,发现cytochrome aa3对SQR9响应环境氧分压变化具有重要作用。对SQR9Mqox中生物被膜形成相关基因进行转录水平分析,发现cytochrome aa3参与SQR9生物被膜形成过程。对kinB基因的敲除及对该突变体在不同环境氧分压条件下菌落形态变化的观察,发现激酶KinB同样参与缺氧信号诱导的SQR9生物被膜形成。最后细菌双杂交实验结果表明cytochrome aa3与激酶KinB以蛋白互作的方式通过KinB-Spo0A的途径调控SQR9生物被膜的形成。5.通过对所构建的ResD不同表达水平突变体菌株的生物被膜进行测定,发现ResD的表达量在一定范围内的增加可以促进生物被膜的形成,但当ResD的表达量超出该范围后反而会抑制生物被膜的形成。我们对ResD不同表达水平突变体菌株的eDNA和细胞裂解速率进行测定,结果表明ResD表达量的增加可破坏SQR9细胞壁和细胞膜结构的稳定性,造成细胞裂解并释放eDNA。通过对SQR9中编码肽聚糖水解酶基因的转录水平分析,发现ResD可能调控肽聚糖水解酶合成基因lytA,lytB,lytC,yycE,xylA,xylB。本文在前期发现两组分系统ResDE调控SQR9根际定殖成膜的基础上,完整阐述了两组分调控系统ResDE识别环境氧分压降低的信号,通过细胞电子传递链调控SQR9生物被膜形成的分子机制,并初步探索了 ResDE还可通过调控肽聚糖水解酶活性参与SQR9生物被膜形成过程。研究结果进一步完善了 SQR9根际定殖成膜的分子调控网络,为深入理解以芽孢杆菌为代表的微生物肥料菌株的根际生态行为提供了理论基础。