黄单胞菌属(Xanthomonas)细菌是一类革兰氏阴性植物病原菌，大多数为重要农作物的病原微生物，引起的植物病害包括：水稻白叶枯病、水稻细菌条斑病、十字花科蔬菜黑腐病和棉花角斑病等，导致严重减产和重大农业经济损失。黄单胞菌产生一种附着在细胞壁外膜上的非水溶性菌黄素，其学名为菌黄素（Xanthomonadian）。菌黄素是一种重要的致病因子,它们可直接影响黄单胞菌在寄主植物上的附生及存活,并且与菌体抗氧化能力和侵染致病能力相关。近期研究发现，黄单胞菌属中绝大多数菌株都可以产生一种可扩散的信号因子DF (diffusible factor),调控菌黄素的生物合成，从而影响菌株的致病能力。DF信号分子曾被推测可能是一种丁酰内酯(butyrolactone)，但我们实验室最近结果显示DF包括3-羟基苯甲酸和4-羟基苯甲酸两种化合物。本研究项目以水稻白叶枯菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)为模式菌株，从生物学和化学两个角度，(1)研究DF合成酶XanB2的生物学功能及在菌黄素生物合成中的作用；(2) XanB2的生化功能、酶促催化活性和机理；(3)研究Xoo PXO99A菌株中pig基因簇在菌黄素生物合成过程中的作用，以及对其他生理生化指标的影响。首先，我们从Xoo培养液上清液中提取DF,发现DF也包括为3-HBA和4-HBA。运用基因敲除手段，我们得到了DF缺陷型突变体ΔxanB2，建立了快速简易检测DF的报告系统。此外，表型分析显示DF与菌黄素合成及附生侵染水稻有直接的联系。XanB2是负责合成3-HBA和4-HBA的关键酶。我们发现：XanB2是独特的双功能分支酸酶，它能够水解莽草酸途径的最终产物(分支酸)，同时合成3-HBA和4-HBA。其中3-HBA主要介导菌黄素的合成，而4-HBA主要作为前体化合物介导CoQ8的合成。在Xoo中，pig基因簇负责菌黄素生物合成。pig基因簇包含两个遗传位点，由20个基因组成。除xanB2外，敲除其他六个基因，也影响菌黄素生物合成。敲除除xanB2之外的其他基因，不影响EPS和辅酶Q合成。综上所述，本研究的结果为Xoo中菌黄素的合成机制的阐明奠定了重要基础。