細(xì)菌ACC脫氨酶基因表達(dá)載體的構(gòu)建及轉(zhuǎn)化和草螺菌泛基因組學(xué)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(dǎo)致的病癥。本研究克隆了7個(gè)細(xì)菌的ACC脫氨酶結(jié)構(gòu)基因(acdS)，構(gòu)建了acdS的原核表達(dá)載體，對草螺菌屬（Herbaspirillum）細(xì)菌的泛基因組和ACC脫氨酶基因進(jìn)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(xì)菌中克隆了acdS，構(gòu)建了7個(gè)acdS表達(dá)載體pBBRacdS并轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌C58C1。所得的農(nóng)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(yīng)來源菌株的活性有一定相關(guān)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(nóng)桿菌中不具備來源菌株中acdS的表達(dá)調(diào)控機(jī)制。
　　 本研究通過高通量測序獲得了5個(gè)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(gè)Os菌株不屬于H.seropedicae種。
　　 用PGAP（Pan-Genomes Analysis Pipeline）對5個(gè)Os菌株和Herbaspirillum屬的SmR1、GW103、CF444、YR522、P6-12的基因組進(jìn)行泛基因組學(xué)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(xì)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(gè)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(xì)菌ACC脫氨酶的親緣關(guān)系很遠(yuǎn);用Sigi-HMM和IVOM預(yù)測沒有發(fā)現(xiàn)5個(gè)Os菌株和SmR1的ACC脫氨酶基因簇在基因組島內(nèi)，不支持它們的ACC脫氨酶基因是通過水平轉(zhuǎn)移獲得的，有可能是ACC脫氨酶同源蛋白的基因在進(jìn)化中發(fā)生突變而導(dǎo)致編碼

6、特殊的ACC脫氨酶。
　　 本研究構(gòu)建的組成型表達(dá)acdS的農(nóng)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(yīng)，增強(qiáng)侵染植物的能力，延緩?fù)庵搀w衰老，提高農(nóng)桿菌介導(dǎo)的植物轉(zhuǎn)化效率。acdS表達(dá)載體pBBRacdS還可以導(dǎo)入到其他植物促生細(xì)菌，用于幫助植物抗逆，也可以導(dǎo)入到根瘤菌中，提高根瘤菌的結(jié)瘤能力。
　　 研究發(fā)現(xiàn)5個(gè)Herbaspirillum Os菌株的ACC脫氨酶表現(xiàn)出不同尋常的特性，值得進(jìn)一步研究它