苜蓿中華根瘤LsrB調節3-磷酸甘油代謝的機制研究

《苜蓿中華根瘤LsrB調節3-磷酸甘油代謝的機制研究》是依託上海大學，由唐桂容擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：苜蓿中華根瘤LsrB調節3-磷酸甘油代謝的機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：唐桂容
• 依託單位：上海大學

中文摘要

根瘤菌與豆科植物之間的共生體系為自然生態系統提供了主要的化合態氮。在豆科植物固氮根瘤形成過程中，根瘤菌LysR家族調節因子起著關鍵的調節作用。我們前期的研究發現，苜蓿中華根瘤菌的LysR家族轉錄因子LsrB能抑制宿主紫花苜蓿固氮根瘤早衰。為尋找LsrB直接調節的對根瘤衰老起決定作用的下游基因，我們套用轉錄組學（RNA-seq）技術篩選到400多個基因在lsrB突變中差異表達，其中3-磷酸甘油代謝（G3P）相關的基因下調最為明顯。因此，我們推測LsrB蛋白可能通過調節3-磷酸甘油代謝影響根瘤發育。為驗證該假設，本項目擬套用qRT-PCR和啟動子-報告基因融合技術來研究G3P代謝相關基因的表達；運用EMSA和ChIP技術確定LsrB是否直接調節這些基因的表達；最後，通過突變體構建以及表型分析等實驗研究它們在結瘤固氮過程中的作用。該項目的實施對揭示後期根瘤發育的調控機理具有重要理論意義。

結題摘要

根癌農桿菌通過IV型分泌系統（T4SS）將T-DNA從Ti質粒轉移至宿主植物，侵染雙子葉植物並形成冠癭瘤。這個過程受植物分泌物和細菌調節因子的調節。我們發現，苜蓿中華根瘤菌LysR家族轉錄調節蛋白（LsrB）能夠調節其與寄主植物紫花苜蓿共生作用。然而，在根癌A.tumefaciens中尚未見關於其同源蛋白的報導。本研究發現，根癌農桿菌A.tumefaciens的LsrB蛋白是宿主植物高效轉化所必需的。根癌農桿菌A.tumefaciens的lsrB缺失突變體在琥珀聚糖的產生、農桿菌對根的吸附能力，抗氧化應激以及對鐵利用限制等諸多方面表現出缺陷。RNA-Seq測序分析表明，該突變體與野生型菌株相比，有465個基因的表達存在顯著差異（162個基因上調，303個基因下調），包括琥珀糖生產、鐵轉運蛋白和氧化應激解毒酶。此外，苜蓿中華根瘤菌、布魯氏桿菌或根癌農桿菌的lsrB基因均能回復苜蓿中華根瘤菌或根癌農桿菌lsrB缺失突變體的缺陷。因此，我們的研究結果提示，LsrB的功能在根瘤菌科共生菌和致病菌中是非常保守的。