生物被膜是多数细菌自然状态下的一种生长方式,有助于菌体抵抗外界环境胁迫,其形成与发展常受到群体感应（Quorum sensing,QS）系统的调控。然而,目前研究多集中于病原菌,涉及益生菌的相关研究非常匮乏。类植物乳杆菌L-ZS9分离自发酵肉制品,产Ⅱb类细菌素,对结直肠癌细胞有抑制作用,具有开发为益生菌及发酵剂的潜力。本研究以L-ZS9菌株为材料,在分析其生物被膜生理优势、影响因素及具有LuxS/AI-2 QS系统前提下,重点通过组学技术及基因工程手段就LuxS/AI-2 QS系统调控其生物被膜形成的途径与机制进行了深入探究。具体开展的研究内容与主要结果如下:类植物乳杆菌L-ZS9被膜态比浮游态具有更强耐热、耐酸和耐胆盐能力;低pH、胆盐、胃蛋白酶和胰蛋白酶对其生物被膜具有抑制或破坏作用;信号分子AI-2对其生物被膜具有促进作用,同时可以缓解胃、胰蛋白酶对初始生物被膜的抑制作用,还可缓解二者对已形成被膜的破坏作用,初步说明L-ZS9的被膜形成和发展受到AI-2的调节。全基因组测序分析表明,L-ZS9具有合成AI-2的关键基因luxS,且AI-2的合成通路完整,同时不具有SAH水解酶编码基因sahH,说明L-ZS9 SAH代谢通路唯一,具有合成AI-2的分子基础;报告菌株发光检测试验表明,L-ZS9具有合成和分泌AI-2的能力,且被膜态菌株可产生更高浓度的AI-2,说明L-ZS9的被膜形成与信号分子AI-2具有相关性。AI-2活性抑制试验表明,D-核糖具有抑制L-ZS9AI-2活性的能力,可抑制该菌株生物被膜的形成。双向电泳蛋白组学鉴定出27个蛋白受到D-核糖的调控。生物信息学分析表明,D-核糖可能主要通过调节转录翻译及糖代谢产能途径来对菌株进行全局性调控,进而调节被膜形成。qRT-PCR试验表明,外源AI-2影响基因tuf、fba、gap、rpoN、pgm、rib、nfo的表达,与D-核糖的作用正好相反。以上结果相互印证了二者对菌株L-ZS9被膜形成的影响。过表达luxS基因可促进菌株L-ZS9AI-2的合成,且增强L-ZS9的被膜形成能力;RNA-seq鉴定出luxS-pMG76e-L-ZS9中有35个基因发生2倍以上差异表达,iTRAQ鉴定发现有35个蛋白发生≥1.2或≤0.83的差异表达;进一步生物信息学分析发现,luxS基因过表达主要影响转运及膜相关蛋白,表明luxS基因过表达可能是通过调节细胞膜相关蛋白及膜转运蛋白进而调控菌体对胞外环境的适应及应答;此外,luxS基因过表达会影响AraC家族、LacI家族及PadR家族转录调节子的表达,以上基因与被膜形成及QS系统有关。基于组学水平的分析和预测,本研究进一步通过构建过表达菌株对QS系统假设调控基因进行验证,发现LuxS/AI-2 QS可能通过调控基因rpoN、guf、tuf、fba、gap、pgm、nfo、rib和sugE来调节菌株L-ZS9的被膜形成;过表达rpoN、guf、tuf、fba、gap和pgm基因可促进L-ZS9被膜形成,过表达nfo、rib和sugE则抑制被膜形成,且rpoN可能通过调控基因guf、nfo、rib和sugE的表达从而调节被膜的形成。本论文首次探究LuxS/AI-2 QS系统调控益生乳杆菌生物被膜形成的途径与机制,研究结果为AI-2信号分子调控肠道菌群结构及高活性被膜态益生菌制剂的开发利用提供了新的思路与途径,具有重要的理论意义与实际应用参考价值。