报告正文 1. 立项依据与研究内容 （1）项目的立项依据。（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录） 微生物遗传学的一个基本问题是细菌如何维持和改变自身的基因组大小和结构以适应不断变化的外界环境[1-3]。已知细菌有多种机制来改变自身基因组大小，如基因丢失、基因水平转移、基因复制（Duplications）等等[4, 5]，因此细菌的基因组总是处于不断变化的状态。如 Lukjancenko 等人对已公布的 61 株大肠杆菌基因组序列进行分析[6]，发现仅有 6%的基因存在于所有的菌株中，这些基因被称为核心基因（core genes）；而某些菌株中的重要基因却在另一些菌株中出现缺失。因此，细菌基因丢失（gene loss or genome reduction）也是细菌基因组进化中的重要过程之一，其动力和机制也是微生物遗传学的研究热点之一。 常见的基因丢失机制主要有两种：同源重组[7]和随机丢失[8, 9]。同源重组介导的片段丢失概率较高，但是必须具有一定的同源序列，如大肠杆菌 RecA 系统介导的同源重组要不少于 25bp 的同源片段[10]；猪链球菌中长度为 89 kb 的致病岛在整合酶介导下出现剪切和转移的概率约3.2×10-4，其两侧的同源序列长度为 15 bp[11]。而随机丢失是所有生物 DNA 复制过程中都有可能出现的错误，由于细菌中存在多种基因组保护机制，如同源重组系统、非同源末端连接、错配修复等[12, 13]，因此，随机丢失的概率是很低的，如伤寒沙门菌出现DNA 丢失的概率在 0.5×10-9 ~ 2.2×10-8 左右[1]。 本课题组于 2014 年报道了一种新的细菌耐受噬菌体现象：铜绿假单胞菌可丢失大片段基因组 DNA 从而耐受噬菌体的感染，我们曾将这种机制称为“断臂求生”[14]。以铜绿假单胞菌宿主菌 PA1 及其裂解性噬菌体PaP1 为模型，分离鉴定耐受噬菌体的突变菌株 PA1r，意外的是耐受菌株 PA1r 可以分泌红色色素（见“工作基础”图 3）。于是我们对敏感株 PA1和耐受菌 PA1r 进行了全基因组测序和比较基因组学分析，发现 PA1r 基因组中丢失了一段长219.6 kb 的片段。其中 hm gA 基因的丢失，导致了一种红色底物尿黑酸的积累，而 galU基因的丢失则导致PA1r 失去了脂多糖(LPS)。LPS 是噬菌体PaP1 感染宿主菌的受体，因此噬菌体无法吸附上 PA1r（见“工作基础”图 3）。而且，我们通过“...
