假单胞菌属中有许多致病菌,如人类机会致病菌铜绿假单胞菌,可感染受伤、烧伤、免疫缺陷等病人,并引起广泛的感染,目前常采用细菌-秀丽隐杆线虫模型来研究假单胞菌菌株的致病机理。东湖假单胞菌HYS菌株是本实验室从东湖水域中分离鉴定的一株高产铁载体的假单胞菌,HYS菌株可同时分泌非荧光铁载体7-羟基环庚三烯酚酮（7-HT）和荧光铁载体pyoverdine。用东湖假单胞菌HYS菌株喂食秀丽隐杆线虫,发现该菌株表现出的毒性显著强于常见致病菌铜绿假单胞菌。HYS菌株对秀丽隐杆线虫显著的毒性作用为研究微生物与宿主相互关系提供了新的研究模型,研究该菌株的毒性机制,在细菌致病机理及生物防治等方面均有重要的理论研究和应用价值。本研究从实验室前期构建的转座子插入突变库中筛选到一株对秀丽隐杆线虫毒性明显减弱的HYS插入突变菌株,经鉴定其插入突变位点的基因编码精氨酸琥珀酰转移酶（argS）。argS参与精氨酸琥珀酰转移酶（AST）代谢途径,在假单胞菌中尚未有研究报道精氨酸代谢与致病性相关。本研究利用遗传学手段和生理生化实验验证argS基因功能,开展其参与的AST途径与细菌毒性关系的研究,探讨HYS菌株中氨基酸代谢与毒性机制的相关性,取得了以下阶段性研究结果。HYS菌株中argS在精氨酸分解代谢AST途径中发挥重要作用,且与细菌毒性相关。本研究经过核酸与蛋白序列同源比对,推测argS编码精氨酸琥珀酰转移酶的β亚基。为确认argS基因与精氨酸代谢和毒性相关,构建了argS缺失菌株进行单一碳源实验和线虫慢性致死实验,结果发现HYS菌株中argS缺失导致其不能利用精氨酸作为唯一碳源生长,且对线虫毒性明显减弱。为进一步明确HYS菌株毒性减弱是由argS缺失引起的,对其进行了基因回补以及生长曲线测定,发现回补argS后菌株对线虫毒性恢复至野生型HYS的水平,且argS存在与否与菌株生长状况无关。AST途径是HYS菌株精氨酸分解代谢的主要途径,且与HYS菌株毒性相关。为探究HYS菌株中精氨酸分解代谢与细菌毒性的关系,构建了ADC、ADH和ADI三条精氨酸分解代谢途径关键基因的缺失菌株,与野生型HYS菌株和argS缺失菌株一起进行单一碳源实验和线虫慢性致死实验。发现ADC、ADH和ADI三条途径中关键基因的缺失菌株均能正常利用精氨酸作为唯一碳源生长且对线虫无明显减毒现象,即除了AST途径之外,任一条途径的阻断对精氨酸代谢和菌株毒性并无影响。HYS菌株中精氨酸代谢通过影响铁载体合成产生毒性。在菌株培养过程中添加一定浓度的外源精氨酸喂食线虫,发现添加了外源精氨酸的HYS菌株和ΔargS菌株对线虫毒性都出现了很大程度上的减弱,且外源精氨酸对其生长并无明显影响。通过CAS定量检测液和细菌上清吸收光谱扫描,检测了菌株产铁载体能力,发现外源精氨酸的添加可降低细菌产铁载体能力,HYS添加外源精氨酸之后,7-HT合成被抑制,仅产pyoverdine;argS的缺失导致7-HT和pyoverdine产量均呈现下降趋势,在argS缺失的基础上添加外源精氨酸导致其完全不产铁载体,包括7-HT和pyoverdine。以上实验结果显示,HYS菌株中精氨酸的积累确实使7-HT和pyoverdine产量呈现不同程度的下降,但7-HT和pyoverdine对环境中精氨酸浓度的敏感程度不同。综上所述,本研究证实argS缺失导致HYS菌株利用精氨酸能力丧失,且对秀丽隐杆线虫毒性减弱。AST途径是HYS菌株中利用精氨酸的主要代谢途径,也是唯一一条与毒性相关的精氨酸分解代谢途径。初步结果显示argS参与毒性与HYS菌株中铁载体合成有关,包括荧光铁载体pyoverdine和非荧光铁载体7-羟基环庚三烯酚酮（7-HT）。本研究取得的阶段性研究结果,为东湖假单胞菌氨基酸代谢与毒性机制的相关性提供重要的生化遗传信息,为假单胞菌属对秀丽隐杆线虫毒性机理提供重要补充。