地区：上海市 宝山区
关键词：中国农业大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001393
成果描述：
| 研究目的： 固氮微生物在减少化学氮肥用量、改善土壤结构、提高农产品品质等方面具有重要作用。项目组自1998年起，历时18年，在5个国家自然科学基金和2个973子课题资助下，开展了固氮微生物资源、基因组分析及遗传的原创性研究工作。主要科学发现点：1）确定了10个固氮菌新种；建立起国内外最大的联合固氮菌种资源库；揭示了固氮微生物多样性和定殖方式。菌种资源库包括1000余株固氮类芽孢杆菌及巴西固氮螺菌、巨大芽孢杆菌、嗜假酸菌、草螺菌等优良固氮菌；固氮菌在固氮酶活性、溶磷、抗病、促生长、定殖方式等方面存在生物多样性。2）完成了13个固氮类芽孢杆菌及巴西固氮螺菌和嗜假酸菌的全基因组序列分析，信息学分析发现固氮(nif)基因数量和排列方式、溶磷基因、抗生素基因等在菌株间存在遗传多样性；9个基因组成的最小固氮基因簇（nifBHDKENXhesAnifV）保守存在于固氮类芽孢杆菌；该固氮基因簇（nifBHDKENXhesAnifV）能使大肠杆菌具有固氮能力，而过去认为生物固氮至少需要16个基因；类芽孢杆菌与弗兰克菌的nif基因起源于共同祖先。3）发现革兰氏阴性(G-)固氮菌和革兰氏阳性(G+)固氮菌在nif基因启动子、转录激活蛋白及固氮调控机制等方面存在很大差异。在G-巴西固氮螺菌中，nif启动子属于σ54型，NifA和PⅡ蛋白直接相互作根据铵浓度调控nif基因表达，FixL/FixJ参与该菌氧介导的nif基因表达调控。在G+固氮类芽孢杆菌中，nif启动子属于σ70型，GlnR（G+细菌氮代谢总调控因子）根据铵浓度调控nif基因表达。4）发现8个基因fliF fliH fliN motA flbD flhA flhF fleN组成的基因簇调控巴西固氮螺菌鞭毛合成。新基因org35与该菌的趋氧、趋光、孢囊发育有关。新基因atrC编码的氨基转移酶是该菌合成IAA的关键酶和其它重要基因。5）发现每还原1mol N2伴随的产H<,2>量总是大于1mol，提出了固氮酶“双位点”放H<,2>模型。成果产生的价值： 以发现为基础研发了6项国家发明专利，专利技术和菌株已由2个企业进行产业化生产固氮微生物肥料；最小固氮基因簇正在被国内外学者应用到转基因植物研究中。 该项目共发表论文64篇，其中SCI论文47篇（2篇发表在Plos Genetics，该期刊近5年平均影响因子近9）。SCI论文他引256次；10篇代表论文他引139次。研究成果得到国内外生物固氮界的高度认可，被国内同行专家鉴定为国际领先。 |
