中国水稻联合固氮菌研究成果
生物探索,2012-07-17
2008年5月21日，PNAS发表了由中国农业科学院生物技术研究所和国家作物基因资源和基因改良重大科学工程为第一主持单位，与中国医学科学院病原生物学研究所、法国巴斯德研究所、北京大学和清华大学等共同完成的重要科研成果——Nitrogen fixation island and rhizosphere competence traits in the genome of root-associated Pseudomonas stutzeri A1501。这一突破性成果对联合固氮分子机理的揭示及其在农业领域的应用具有重要意义。
这项由国家863、973及自然科学基金支持的研究项目于2005年完成了分离自我国南方水稻根际的联合固氮斯氏假单胞菌全基因组测序及功能注释工作。斯氏假单胞菌A1501是目前国际上完成全基因组序列测定的第一例联合固氮菌。比较基因组学分析发现，A1501基因组中四个DNA区域具有典型的基因岛特征，所有固氮基因成簇分布在一个49 kb的DNA区域内,形成独特的“固氮岛”，为生物固氮体系进化研究提供了一个结构和功能完整的进化中间类型。利用基因芯片、适时定量PCR和非极性突变株构建等方法，鉴定了一系列可能参与细菌氮信号传导或保持最佳固氮水平的新基因，为进一步深入研究联合固氮基因网络调控奠定了良好的工作基础。通过对A1501功能基因组的研究分析表明，固氮作用、芳烃化合物降解和PHB合成等代谢特征以及抗草甘膦等抗逆特性，使A1501具有较强的应对土壤环境变化的适应能力，并在根际竞争中处于优势地位。目前，从A1501基因组中已分离了芳香族化合物降解基因簇，鉴定了一个新型高抗草甘膦的EPSP合酶基因且已申请国际PCT专利，并开展了一系列生化与遗传学研究，这不仅为探讨稳定联合固氮体系建立的分子机制提供了重要的理论依据，同时新型抗草甘膦等抗逆基因的获得，将为优质高效抗逆农作物新品种培育提供新的功能基因来源。
