革兰氏阴性细菌外膜上除Medicine traditional了磷脂质(Phospholipid)和脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)外,还有蛋白质整合或镶嵌其中,该蛋白称为外膜蛋白(Outer membrane proteins,OMPs)。近年来,病原菌OMPs-动物宿主细胞互作的研究越来越多,表明OMPs在介导病原菌入侵宿主的过程中发挥重要作用。但是根瘤菌OMPs在共生固氮中的功能与作用机制的研究目前罕有报道。本实验室前期首次报道了华癸中慢生根瘤菌7653R(Mesorhizobium huakuii 7653R)中一个新的外膜蛋白基因Mhopa22,并通过酵母双杂交系统筛选到与MhOpa22互作的豆科植物受体蛋白As GLP1。基于此,本研究开展了外膜蛋白MhOpa22及关键Loop结构在共生固氮中的功能和作用途径研究,研究结果如下:其一,通过构建MhOpa22不同Loop结构域的截短片段,利用酵母双杂交和Bi FC技术鉴定到MhOpa22与As GLP1互作的关键Loop结构域是Loop-2-3。其二,通过在ΔMhopa22中表达不同Loops缺失的Mhopa22及共生盆栽实验,发现Loop2结构域缺失会显著影响根瘤菌与紫云英的共生及结瘤,根瘤内含菌细胞明显减少,类菌体形JNJ-42756493核磁态异常,该结果与酵母双杂交及Bi FC结果相符,进一步证实了MhOpa22中的关键Loop结构域是Loop2。通过施加无机氮源的植物盆栽实验,证实了Loop2结构域缺失导致的共生缺陷表型由缺氮引起。水培条件下利用合成的多肽体外处理显示Loop2多肽可在一定程度上外源回补Loop2结构域缺失对共生的影响。其三,转录组分析表明,Loop2结构域缺失导致宿主植物中与早期共生结瘤相关的基因下调表达,防御抗病相关的基因部分上调表达、部分下调表达,并且鉴定到影响早期共生的三个关键基因:结瘤因子水解酶基因、查尔酮合成酶基因、查尔酮异构酶基因均显著下调表达,说明MhOpa22的Loop2结构域缺失影响了宿主植物早期共生及防御基因的表达。其四,提CL 318952分子式取的M.huakuii 7653R膜蛋白与MhOpa22抗体做Western Blot杂交,结果表明MhOpa22是根瘤菌膜蛋白。通过M.huakuii 7653R外膜囊泡(Outer membrane vesicles,OMVs)蛋白组测定,鉴定到MhOpa22存在于OMVs中,表明MhOpa22可能通过OMVs分泌与紫云英受体蛋白As GLP1互作,影响根瘤菌的早期侵染和结瘤。本研究揭示了外膜蛋白MhOpa22在共生固氮中的重要功能和作用途径,并鉴定到Loop2是关键结构域。为后续深入研究根瘤菌OMPs在菌植互作中的具体功能机制提供了新思路和新见解。