細菌ACC脫氨酶基因表達載體的構建及轉化和草螺菌泛基因組學及ACC脫氨酶基因的分析.pdf

1、1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)是植物合成乙烯的直接前體。ACC脫氨酶催化分解ACC生成α-酮丁酸和氨。有ACC脫氨酶的微生物能分解植物產(chǎn)生的ACC，降低植物在逆境下產(chǎn)生脅迫乙烯的水平，從而緩解植物在逆境下遭受的生長抑制，減輕病原菌導致的病癥。本研究克隆了7個細菌的ACC脫氨酶結構基因(acdS)，構建了acdS的原核表達載體，對草螺菌屬（Herbaspirillum）細菌的泛基因組和ACC脫氨酶基因進行了分析。
　　 本研究

2、從ACC脫氨酶活性不同的伯克氏菌屬（Burkholderia）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、草螺菌屬和中慢生根瘤菌屬（Mesorhizobium）細菌中克隆了acdS，構建了7個acdS表達載體pBBRacdS并轉化農桿菌C58C1。所得的農桿菌工程菌中，acdS來源于Burkholderia和Herbaspirillum的工程菌表現(xiàn)出ACC脫氨酶活性，且活性高低與相應來源菌株的活性有一定相關性;而acdS來源于Mesorhi

3、zobium和Pseudomonas的工程菌沒有ACC脫氨酶活性，可能是農桿菌中不具備來源菌株中acdS的表達調控機制。
　　 本研究通過高通量測序獲得了5個致病Herbaspirillum菌株Os34、Os38、Os44、Os45和Os49的基因組草圖序列，與促植物生長菌株H.seropedicae SmR1的基因組相比有一定差異。用GGDC(Genome-to-Genome Distance Calculator)分析發(fā)現(xiàn)這

4、5個Os菌株不屬于H.seropedicae種。
　　 用PGAP（Pan-Genomes Analysis Pipeline）對5個Os菌株和Herbaspirillum屬的SmR1、GW103、CF444、YR522、P6-12的基因組進行泛基因組學分析發(fā)現(xiàn)Herbaspirillum屬菌株具有開放型的泛基因組;隨著基因組數(shù)目的增加，核心基因數(shù)目趨于穩(wěn)定。
　　 ACC脫氨酶基因是Herbaspirillum屬細菌的

5、核心基因。對Herbaspirillum屬菌株ACC脫氨酶氨基酸序列的系統(tǒng)發(fā)育分析顯示5個Os菌株、SmR1、GW103和YR522菌株的ACC脫氨酶氨基酸序列的系統(tǒng)發(fā)育地位與它們的分類地位不符，與其他細菌ACC脫氨酶的親緣關系很遠;用Sigi-HMM和IVOM預測沒有發(fā)現(xiàn)5個Os菌株和SmR1的ACC脫氨酶基因簇在基因組島內，不支持它們的ACC脫氨酶基因是通過水平轉移獲得的，有可能是ACC脫氨酶同源蛋白的基因在進化中發(fā)生突變而導致編碼

6、特殊的ACC脫氨酶。
　　 本研究構建的組成型表達acdS的農桿菌工程菌可能通過降低植物產(chǎn)生乙烯的水平而減弱植物的防衛(wèi)反應，增強侵染植物的能力，延緩外植體衰老，提高農桿菌介導的植物轉化效率。acdS表達載體pBBRacdS還可以導入到其他植物促生細菌，用于幫助植物抗逆，也可以導入到根瘤菌中，提高根瘤菌的結瘤能力。
　　 研究發(fā)現(xiàn)5個Herbaspirillum Os菌株的ACC脫氨酶表現(xiàn)出不同尋常的特性，值得進一步研究它