近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所微生物智能設(shè)計與合成創(chuàng)新團隊與國內(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制，相關(guān)成果在線發(fā)表《交叉科學(xué)（iScience）》雜志上。

 

　　Hfq是一個全局性的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子，直接或間接參與生長繁殖、趨化運動和環(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，而有機酸存在時，非優(yōu)勢碳源如葡萄糖代謝被抑制，表現(xiàn)出一種挑食有機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，是固氮微生物在營養(yǎng)爭奪激烈的根際環(huán)境中進化出的一種生存競爭策略，對于解析根際固氮菌-宿主互作機制、人工設(shè)計能量合成模塊和高效固氮模塊，大幅度增強田間固氮效率具有指導(dǎo)意義。

 

　　該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　原文鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)01935-6