研究解析聯(lián)合固氮菌挑食有機(jī)酸的根際競(jìng)爭(zhēng)策略

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所微生物智能設(shè)計(jì)與合成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科研單位合作，解析了水稻根際聯(lián)合固氮菌——施氏假單胞菌A1501碳代謝調(diào)控系統(tǒng)參與碳源優(yōu)先利用和最佳根際定殖固氮的分子機(jī)制，相關(guān)成果在線發(fā)表《交叉科學(xué)（iScience）》雜志上。
 
　　Hfq是一個(gè)全局性的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子，直接或間接參與生長(zhǎng)繁殖、趨化運(yùn)動(dòng)和環(huán)境適應(yīng)等重要生理生化過程的調(diào)控，并被證明參與固氮活性和根表定殖調(diào)節(jié)，但相關(guān)調(diào)控機(jī)制一直沒有解析。
 
　　該研究發(fā)現(xiàn)，施氏假單胞菌A1501優(yōu)先利用琥珀酸和乳酸，隨后是檸檬酸，最后是葡萄糖和苯甲酸，而有機(jī)酸存在時(shí)，非優(yōu)勢(shì)碳源如葡萄糖代謝被抑制，表現(xiàn)出一種挑食有機(jī)酸的非典型代謝物抑制現(xiàn)象，并受以全局性調(diào)控因子Hfq為核心的碳代謝物抑制調(diào)控系統(tǒng)的精細(xì)調(diào)控。研究還發(fā)現(xiàn)，在含混合碳源的平板培養(yǎng)或根際環(huán)境條件下，全局性調(diào)控因子Hfq可通過直接與固氮酶結(jié)構(gòu)基因的mRNA互作，確保根際最佳固氮酶活性，同時(shí)激活以葡萄糖為底物、固氮生物膜形成和根表早期定殖所必需的胞外多糖合成，而這一合成途徑不被優(yōu)勢(shì)碳源抑制。
 
　　該研究揭示了全局性調(diào)控因子Hfq在聯(lián)合固氮菌挑食有機(jī)酸和適應(yīng)根際環(huán)境相關(guān)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的核心作用，是固氮微生物在營(yíng)養(yǎng)爭(zhēng)奪激烈的根際環(huán)境中進(jìn)化出的一種生存競(jìng)爭(zhēng)策略，對(duì)于解析根際固氮菌-宿主互作機(jī)制、人工設(shè)計(jì)能量合成模塊和高效固氮模塊，大幅度增強(qiáng)田間固氮效率具有指導(dǎo)意義。
 
　　該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
 
　　原文鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)01935-6



日期：2022-12-28