胡萝卜软腐杆菌是导致卷心菜、马铃薯等重要经济作物发生细菌性软腐病的主要病原体。这类疾病的特点是植物组织因降解植物细胞壁的酶类而出现严重软化（Charkowski, 2018; Pirhonen et al., 1991）。胡萝卜软腐杆菌能产生多种降解植物细胞壁的酶类，其中用于降解果胶的酶类尤其丰富且重复度高，包括聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶和果胶酯酶等（Li et al., 2018; Zhou et al., 2022）。由于这些强效的果胶降解能力，病原体在感染过程中会分解植物细胞壁，释放出低聚半乳糖醛酸和可溶性糖分，同时宿主细胞的破裂还会为病原体提供丰富的植物来源营养物质。因此，病原体在感染过程中会面临碳源可用性不断变化的情况（Hugouvieux-Cotte-Pattat, 2016）。碳水化合物既是化能异养生物的主要能量来源，也是重要的信号分子，碳源利用策略与应激适应及宿主感染过程紧密相关（Deutscher, 2008）。
碳分解物抑制作用能让细菌在存在多种底物时优先利用特定的碳源（Aidelberg et al., 2014）。这一调控机制在大肠杆菌中被广泛研究，大肠杆菌在葡萄糖存在时生长速度比在其他碳源存在时更快。大肠杆菌的层级碳源利用是由cAMP–CRP系统调控的，环腺苷单磷酸会与cAMP受体蛋白结合，使其发挥转录因子的功能（G?rke and Stülke, 2008）。当葡萄糖供应不足时，腺苷酸环化酶活性上升，细胞内cAMP水平升高，进而启动cAMP–CRP依赖性的转录过程，此时那些用于代谢非优先碳源的基因才会被激活（Brückner and Titgemeyer, 2002）。除了参与碳代谢外，cAMP–CRP系统还会影响多种细胞过程，比如肠杆菌类病原体的毒力生成（El Mouali et al., 2018; Müller et al., 2009; Zhan et al., 2008）。与其他肠杆菌科微生物类似，胡萝卜软腐杆菌也拥有保守的cAMP–CRP系统，但其在该菌毒力调控中的作用至今尚不明确。
尽管胡萝卜软腐杆菌具有很强的果胶降解能力，但果胶并非其首选的碳源（Martis et al., 2022）。不过，它仍然会将果胶作为营养物质，同时也将其作为反映宿主组织丰富程度的信号。果胶片段会通过外膜孔蛋白KdgM进入细菌细胞，随后在周质和细胞质中被加工，生成代谢中间产物2-酮-3-脱氧葡萄糖酸（KDG）（Charkowski, 2009; Hugouvieux-Cotte-Pattat and Robert-Baudouy, 1987）。KDG会作为转录抑制因子KdgR的信号分子，后者负责调控与果胶利用相关的基因，包括运输、分解以及降解植物细胞壁的酶类生成（Rodionov et al., 2004）。在果胶含量较高的环境中，积累的KDG会与KdgR结合，解除其对目标基因的抑制作用，从而启动果胶代谢过程（Nasser et al., 1994）。此外，KdgR还能通过调控小RNA RsmB来影响细胞进程，RsmB是RNA结合蛋白RsmA的拮抗剂。果胶供应增加会促进KdgR依赖性的RsmB去抑制作用，进而降低RsmA的活性（Liu et al., 1999）。由于RsmA是调控降解植物细胞壁的酶类生成的关键转录后抑制因子，因此RsmB对其的抑制对于病原体毒力的发挥至关重要（Chatterjee et al., 1995; Mukherjee et al., 1996）。由此可见，来自果胶的信号会对胡萝卜软腐杆菌的细胞生理功能及毒力特征产生深远影响。
与Rsm系统并行，FlhDC也是胡萝卜软腐杆菌中另一个关键的毒力调控因子。FlhDC被公认为鞭毛基因表达的主要调控因子（Cui et al., 2008）。鞭毛结构由多个基因类编码的30多种蛋白质组成，这些蛋白质通过FlhDC启动的层级级联反应表达出来（Macnab, 2003）。对于胡萝卜软腐杆菌而言，功能正常的鞭毛结构与降解植物细胞壁的酶类生成一样，都是其发挥毒力的重要基础，因为鞭毛既能帮助细菌趋化移动，也能使其附着在植物表面（Holmes et al., 2025）。因此，那些缺乏功能正常鞭毛的菌株，即便其降解植物细胞壁的酶类生成水平与野生型菌株相当，毒力也会大幅下降（Hossain et al., 2005）。此外，FlhDC还是独立于Rsm系统、调控降解植物细胞壁的酶类生成的重要激活因子，这进一步凸显了它在毒力调控中的核心地位（Yuan et al., 2015）。
胡萝卜软腐杆菌要成功完成感染，就需要精准协调鞭毛运动能力与降解植物细胞壁的酶类生成。这两个系统都需要合成和维持大量蛋白质，这会给细菌细胞带来巨大的能量消耗（Martínez‐García et al., 2014; Korotkov et al., 2012）。而且，肠杆菌类的运动速度可超过20 μm/s（Tokárová et al., 2021）。这样的快速移动能力虽然能让细菌在宿主组织中快速扩散，但也可能导致细菌无法有效利用从受损植物细胞中释放出的营养物质（Tokárová et al., 2021）。因此，疾病的进展依赖于在不同的感染阶段，将有限的代谢资源合理分配到不同的毒力功能上。这些限制意味着毒力调控与代谢控制紧密相连，FlhDC和Rsm系统这类重要调控因子也都嵌入在更广泛的代谢网络之中。在此背景下，cAMP–CRP系统和KdgR系统就成为了连接宿主提供的碳源信号与毒力调控的潜在调控节点。
在本研究中，我们分析了感染过程中关键毒力调控因子及其下游因子的时空动态变化，旨在了解这些高能耗的生理过程是如何被协调的。我们特别关注了在不同葡萄糖和果胶浓度条件下，cAMP–CRP系统与KdgR系统之间的相互作用，以及这种相互作用如何影响主要毒力因子的表达。此外，我们还发现了胡萝卜软腐杆菌中此前未被识别过的CRP靶标，这为了解该菌的调控范围提供了新的视角。综合这些发现可以看出，毒力调控并非简单的二元开关式机制，而是会对碳源可用性的波动进行持续精细调节。因此，这项研究为理解毒力相关基因表达的时空调控机制，以及胡萝卜软腐杆菌如何在动态变化的宿主环境中优化自身的生存能力和致病性，提供了新的见解。
