根瘤菌与宿主植物的共生结瘤过程,需要各种多糖类物质的参与。根瘤茵能产生胞外多糖(EPS)、荚膜多糖(KPS)、脂多糖(LPS)和环状葡聚糖四种多糖类物质。根瘤茵体表的胞外多糖不仅具有富集环境中营养元素的功能,还对于无定型根瘤的共生固氮过程具有重要作用,它可以作为根瘤茵与宿主植物相互作用时的信号分子,在协助根瘤菌吸附宿主根毛、改变宿主根毛细胞骨架结构、促进侵入线形成、决定宿主专一性、保护自身抵御宿主防御系统反应等共生过程中具有更为复杂的作用。因此,深入研究根瘤菌胞外多糖的合成、调控及其在共生过程中的作用有助于了解根瘤菌和宿主相互作用时的信号交流机制。根瘤菌胞外多糖的合成及分泌运输过程需要很多的基因参与,对于根瘤菌胞外多糖合成的调节也是一个十分复杂的过程,不仅受氮、磷含量等多种环境因素影响,也受自身多种调节基因的调节。在中华苜蓿根瘤茵(S.meliloti)中,exo基因参与了胞外多糖的合成过程;exoQ、exoT和exoP参与了胞外多糖的多聚化过程；exsA参与了胞外多糖分泌运输过程；ExoS-ChvI群体感应系统参与调控中华苜蓿根瘤菌Ⅱ型胞外多糖的合成过程。中慢生天山根瘤菌分离自我国新疆干旱地区,可以与其宿主植物乌拉尔甘草共生结瘤。中慢生天山根瘤菌的群体感应系统对于共生结瘤过程具有重要作用,而其胞外多糖在共生过程中的作用还未曾深入研究。本研究以中慢生天山根瘤茵为材料,采用转座子随机插入突变的方法,筛选得到7株胞外多糖缺失突变株,在基本培养基上不能产生胞外多糖,与野生型菌落表形有明显差异。通过Arbitrary PCR的方法得到转座子两端的基因序列,确定突变株中的转座子分别插入了与豌豆根瘤菌pssPONT、exo5基因有较高同源性的mtpABCD、mtpE上,并且克隆得到了完整的基因序列。经过实验验证mtpABCD、mtpE在基因组上是组成型表达。为了研究中慢生天山根瘤菌胞外多糖的调控机制,构建了mtpC-lacZ融合表达菌株WP1,该突变株没有胞外多糖合成能力。用转座子随机插入突变的方法筛选胞外多糖基因mtpC的调控基因,采用Arbitrary PCR的方法得到转座子两端的基因序列,并亚克隆得到了mtpSR双组份调控系统的完整序列。mtpS编码一个组氨酸激酶感应蛋白,mtpR编码了一个调控蛋白。mtpSR与豌豆根瘤菌中的actSR.大豆根瘤茵中的regSR有较高的同源性,后两者在共生固氮过程中有重要作用。为了进一步研究中慢生天山根瘤菌胞外多糖基因mtpC和双组份调控系统mtpSR的调控机制,分别在野生型与mtpC-lacZ融合表达菌株WP1中构建了mtpS、mtpR的缺失突变株。在野生型中分别缺失了mtpS和mtpR后,胞外多糖形成能力丧失；在mtpC-lacZ融合表达菌株WP1中缺失了mtpS和mtpR后,mtpC-lacZ的β-半乳糖苷酶活性大大降低。这说明,mtpS和mtpR勺缺失影响了mtpC的表达,mtpSR双组分调控系统调控了胞外多糖相关基因mtpC的表达,mtpSR双组分调控系统对于中慢生天山根瘤菌胞外多糖的形成非常重要。而mtpS和mtpR的缺失对mtpE的表达没有影响,mtpE可能受其他调控系统的调控。为了研究中慢生天山根瘤菌胞外多糖在共生过程中的作用,我们进行了根毛吸附、生物膜形成、共生结瘤实验。与野生型相比,mtpC、mtpS、mtpR和mtpE的缺失突变株不仅不能形成胞外多糖,也不能形成生物膜,其根毛吸附能力与共生结瘤能力也完全丧失。这说明胞外多糖在中慢生天山根瘤菌的共生结瘤过程中起着十分重要的作用。由此,我们推测中慢生天山根瘤菌通过调节胞外多糖的形成来影响生物膜的形成,进而影响根毛吸附、共生固氮等共生过程。中慢生型天山根瘤菌中存在一个与lysE/lysR调控系统相似的msiA/msiR系统,刀豆氨酸(CAN)作为特异性的信号分子可以与MsiR蛋白结合调控msiA,进而影响天山根瘤菌的共生过程。为研究MsiR蛋白关键氨基酸的功能,利用大肠杆菌XL1 Red菌株,构建得到msiR基因突变子文库,以msiA-LacZ作为报告基因筛选得到10株MsiR蛋白不依赖于刀豆氨酸就能诱导msiA表达的突变株,与野生型相比,突变株中的MsiR蛋白的九个氨基酸位点发生了突变,说明该突变株的表型变化是因其基因型的改变而产生的。