陈三凤教授课题组生物固氮调控机理研究取得重要进展
发布日期:2018-10-12 浏览次数:  信息来源:生物学院

生物学院陈三凤教授课题组在生物固氮调控机理研究方面取得重要进展,发现了一种独特而新颖的固氮调控机制。陈三凤教授课题组研究发现GlnR作为一种转录因子,同时正负调控固氮类芽孢杆菌中固氮基因的表达。有2个GlnR-binding sites分布于固氮基因簇(nifBHDKENXhesAnifV)启动子上下游。铵浓度低时,GlnR与启动子上游第1个位点结合激活固氮基因的表达;铵浓度高时,GlnR与启动子下游第2个位点结合抑制固氮基因的表达,这种抑制作用需要谷氨酰胺合成酶(GS)的协助。增加GlnR拷贝数或突变负调控结合位点,都能使固氮类芽孢杆菌在无铵和高铵(0-400 mM)条件下组成型表达。相关研究结果928日在《PLOS Genetics》杂志在线发表(doi.org/10.1371)。该研究结果对固氮菌突破铵的抑制、构建抗铵菌株及田间应用具有重要的理论和实践意义。生物学院毕业生王天舒博士和在读博士生赵喜云为该论文共同第一作者,陈三凤教授为通讯作者。该研究获得农业生物技术国家重点实验室的大力支持,并得到了国家重点研发计划国家自然科学基金的资助。

 

 

近年来,陈三凤教授课题组生物固氮研究取得了一系列重要进展。在此前研究中陈三凤教授课题组还建立了国内外最大的固氮类芽孢杆菌资源库,并定名发表了10个固氮类芽孢杆菌新种,通过比较基因组发现,由10个基因组成的最小固氮基因簇(nifBHDKENXhesAnifV 保守存在于几乎所有的固氮类芽孢杆菌中,该固氮基因簇是在进化过程中通过水平转移而获得(PLOS Genetics, 2014,10 (3): e1004231);该固氮基因簇具有δ70型启动子,完全不同于根瘤菌等革兰氏阴性固氮菌的δ54型启动子;将该最小固氮基因簇导入到大肠杆菌中能使后者获得固氮能力(PLOS Genetics, 2013,9 (10): e1003865。该最小固氮基因簇在扩大固氮菌的宿主范围和转基因植物等方面具有重要的应用价值。


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