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科學家揭示非編碼RNA協同調控固氮機制

作者:   文章來源:   發表時間:2019-07-24    點擊量:

  近日,中國農業科學院生物技術研究所微生物功能基因組創新團隊林敏課題組在水稻根際聯合固氮施氏假單胞菌中發現新型非編碼RNA參與協同調控固氮酶活性,為進一步揭示生物固氮網絡調控機制奠定了重要理論基礎。相關研究成果在線發表在《應用環境微生物學(Applied and Environmental Microbiology)》上。

 

 

  生物固氮是固氮微生物特有的一種生理功能,這種功能是在固氮酶的催化作用下進行的,受胞內能源供應和環境脅迫因子影響較大。為適應環境變化,固氮微生物在進化過程中形成了一套復雜的調控系統,固氮細胞需要表達和維持足夠的nif mRNAs分子,才能確保高效固氮酶活,但相關調控網絡和作用機制目前還不清楚。

  此前研究已發現了第一個直接參與固氮轉錄后調控的新型的非編碼RNA NfiS,該研究中,科研人員鑒定出第二個參與固氮基因轉錄后調控的新型非編碼RNA,并命名為NfiR。通過分子生物學實驗和生理生化表型鑒定證明NfiR在環境脅迫應答和固氮等代謝過程中發揮重要的調控功能。 NfiR不但能夠與固氮酶基因nifD mRNA直接相互作用,增強其轉錄后的穩定性,而且與非編碼RNA NfiS協同參與最佳固氮酶活性的調控。該研究首次證明2個感應不同環境信號的非編碼RNA協同調控固氮酶的最佳活性,這種協同調節作用可能是固氮微生物在復雜多變的根際環境中的一種進化適應策略。

  與豆科結瘤固氮體系比較,水稻根際聯合固氮體系不形成根瘤等特殊組織結構,受環境影響較大,其田間固氮效率低下,應用效果不穩定。克服上述天然缺陷,建立高效穩定的聯合固氮體系并在農業生產上應用,是實現綠色高效農業生產的一項富有挑戰性的研究課題。該研究為解決這一難題邁出了堅實的一步。

  該研究得到了國家973項目和自然科學基金項目的資助。(通訊員 崔艷)

  原文鏈接:https://aem.asm.org/content/85/14/e00762-19

 

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