[發明專利]使用重構nif簇的氮固定

有效

• 申請號: 201680064863.2
• 申請日: 2016-10-05
• 公開（公告）號: CN108291219B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·沃伊特;柳旻亨;宋米龍
• 申請（專利權）人: 麻省理工學院
• 主分類號: C12N15/70
• 分類號: C12N15/70;C12N15/52;A01N63/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 鄭斌;關越

本發明涉及用于促進從大氣氮固定氮的方法及相關產品。具有外源nif簇的內生細菌促進谷類植物的固定氮。

相關申請

本申請依據35U.S.C.§119(e)要求2015年10月5日提交的美國臨時申請號62/237,426的權益，其通過引用整體并入本文。

背景技術

氮的可用性是限制作物生長和發育的主要因素之一，特別是在用于食品、飼料、纖維和燃料的植物生產的農業土壤中。過度使用合成肥料來滿足人口增長的食品需求會造成環境威脅，因為這會導致有害的水華并破壞有益的土壤微生物群落[1]。另一方面，在許多肥料供應不足的發展中國家中，過度耕作損害了農業用地，使小農戶遭受作物歉收[2]。

已經證實了人致病性細菌，例如腸道沙門氏菌(Salmonella enterica)、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、洋蔥伯克霍爾德氏菌(Burkholderia cepacia)、大腸桿菌(Escherichia coli)O157：H7對植物的成功內生定殖[3-5]。沙門氏菌可以將植物識別為合適的宿主，并在苜蓿和大麥的根組織中定殖[6，7]。

發明內容

在多個方面中，本發明涉及用于從大氣氮提供固定氮的方法，其包括將具有外源nif簇的經修飾的細菌遞送至谷類植物或者遞送至其中谷類植物或種子正在生長或將要種植的土壤，其中經修飾的細菌提供固定氮。

在一些實施方案中，nif簇(cluster)是天然nif簇。在一些實施方案中，nif簇是重構(refactored)nif簇。

在另一些實施方案中，經修飾的細菌是γ-變形細菌(gamma-proteobacteria)。在一些實施方案中，經修飾的細菌是鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium)。

在一些實施方案中，鼠傷寒沙門氏菌菌株選自SL1344、LT2和DW01。

在另一些實施方案中，經修飾的細菌是大腸桿菌，任選地菌株H7：0157的大腸桿菌。

在另一些實施方案中，nif簇是克雷伯氏菌(Klebsiella)野生型nif簇、施氏假單胞菌(Pseudomonas Stutzi)nif簇或類芽孢桿菌(paenibacillus)簇。在一些實施方案中，nif簇是重構nif簇。

在一些實施方案中，谷類植物選自小麥、黑麥、大麥、黑小麥、燕麥、小米、高粱、苔麩(teff)、福尼奧米(fonio)、蕎麥、藜麥、玉米和稻。

在一些實施方案中，本發明還包含編碼植物生長刺激肽的外源基因。

在一些實施方案中，編碼植物生長刺激肽的外源基因由3型分泌系統(type 3secretion system，T3SS)調節。

在一些實施方案中，植物生長刺激肽被直接遞送至根或莖組織。

本發明的多個方面包括一種方法，其包括將具有使得能夠發生植物內共生之外源基因的經修飾的非致病性細菌遞送至谷類植物或者遞送至其中谷類植物或種子正在生長或將要種植的土壤。

在一些實施方案中，非致病性細菌是大腸桿菌。

在一些實施方案中，所述基因編碼用于分泌系統的效應器(effector)或器具(apparatus)。

在另一些實施方案中，用于分泌系統的器具是3型分泌系統(T3SS)。

本發明的多個方面包括組合物，其包含：農業上合適或相容的載體；以及存在于所述農業上合適或相容的載體之上或之中的具有外源nif簇的γ-變形細菌。

在一些實施方案中，變形細菌是鼠傷寒沙門氏菌或大腸桿菌。