《耐低溫根瘤菌的低溫適應分子機理研究》是依託西南大學，由代先祝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：耐低溫根瘤菌的低溫適應分子機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：代先祝
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
根瘤菌-豆科植物共生固氮體系是可持續的農業氮素來源，但目前利用較多的中溫根瘤菌對低溫脅迫極為敏感，早春低溫會嚴重影響其共生固氮效率，導致豆科作物大幅度減產。因此，篩選和利用低溫下能與宿主高效結瘤固氮的耐低溫根瘤菌和研究其低溫適應機理具有重要意義，但相關研究卻很有限。本項目組從溫帶草原土壤中分離了一株能在低溫下快速生長並與宿主形成高效共生固氮體系的根瘤菌YM-1。本研究將以YM-1為模式菌株，通過基因組測序分析、比較基因組學、蛋白質組學結合細胞內外膜分離技術鑑定YM-1低溫適應相關基因，然後通過基因突變和互補實驗驗證這些基因在低溫適應中的作用，從面到點了解YM-1的低溫適應分子機理；同時結合分室培養箱培養法篩選和鑑定低溫下YM-1與宿主互作過程中表達的低溫適應蛋白；並探討群體感應是否與低溫適應相關。本研究的結果將為根瘤菌低溫適應分子機理分析提供全面的信息，為更深入的研究提供理論基礎。
結題摘要
耐低溫菌，即在低溫條件下能快速生長，但最適生長溫度超過15℃的細菌，它們在自然環境中廣泛分布。能在低溫條件下生長良好，意味著在一些周期低溫溫度地區，它們一年中進行活躍的生命代謝活動時間長，可能給予它們其它中溫微生物所不具備的生態優勢，從而發揮重要的生態功能，。但是關於其生態功能未見研究報導。本項目採用組學、生理生化試驗和分子生物學技術，研究了耐低溫菌YM-1的低溫適應機制和生態學意義。具體開展的研究包括：（1）測定了YM-1的基因組並對測定的數據結合蛋白組學數據進行了初步分析；（2）採用同位素標記相對和絕對定量(isobaric tags for relative and absolute quantification，iTRAQ) 技術，比較研究了YM-1在適溫和低溫下的蛋白組，鑑定了204個受低溫影響的蛋白，其中包括了跟營養物質轉運相關的膜蛋白；（3）成功建立了YM-1的Tn5隨機基因插入突變庫，但是未鑑定到與低溫適應密切相關的蛋白；（4）構建了GFP標記菌株，發現低溫刺激有利於耐低溫菌在根際的定殖；（5）建立了菌-植互作培養體系，但是未從該體系中檢測到群體感應信號物質。取得的主要成果包括：（1）通過組學研究和生理生化試驗系統的揭示了耐低溫菌YM-1的低溫適應機制，包括膜脂不飽和度增加、形成生物膜、合成和吸收更多的分支型胺基酸、增加胞外多糖分泌等;（2）通過體外包涵體表達和重摺疊低溫菌的外膜蛋白揭示了新的膜蛋白低溫適應機制；（3）通過兩相培養器培養，蛋白組比較研究和低溫刺激栽培實驗等證明了菌-藻（植物）互作可緩解藻（植物）的低溫脅迫。
