[發明專利]基因和改良根瘤菌的方法

有效

• 申請號: 202010140743.4
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111411115B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 史德海林.奧斯丁.巴特瑟;謝致平;相其旺;蔡杰
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C12N15/31
• 分類號: C12N15/31;C12N1/21;C12N15/74;C07K14/195;A01N63/20;A01P21/00;C12R1/41
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 耿超

本公開涉及一種基因，該基因為NopD基因，且編碼如下(a)或(b)的蛋白質：(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列組成的蛋白質，(b)在(a)限定的氨基酸序列中經過取代、缺失或添加一個或至多n個氨基酸且具有蛋白質(a)的活性的由(a)衍生的蛋白質。本公開還提供了該基因編碼的蛋白質、插入有該基因的重組載體、一種改良根瘤菌的方法和一種增加農作物產量的方法。NopD蛋白直接作為真核細胞內SUMO酶而抑制共生固氮。當NopD的酶活性位點突變后，突變體NopDC972?A喪失酶活性，改造菌株在結瘤實驗中表現更高的共生固氮效率。

技術領域

本公開涉及農業生物技術領域，具體地，涉及一種基因、該基因編碼的蛋白質、插入有該基因的重組載體、一種改良根瘤菌的方法和一種增加農作物產量的方法。

背景技術

大量研究監測顯示，土壤中有限的氮含量是限制農作物生長發育的重要因素。雖然氮以氣體形式廣泛存在，但植物在土壤中可直接吸收利用的氮則是以銨鹽或硝酸鹽形式存在的。人們只能通過大量使用化學固氮法生產化肥，以保證農作物的產量。然而這樣的生產方法需要耗費大量的礦物燃料，并且增加溫室氣體二氧化碳的排放，而且近年來緣于化肥的過度使用也帶來日益顯著的環境問題，這顯然不利于農業的可持續發展。

相比之下，生物固氮具有化學固氮無可比擬的優勢。其不依賴于礦物能源，且生物固氮本身就是大自然不斷進化的結果，是整個生態系統的一部分。一般情況下根瘤菌與宿主建立良好的共生關系后，就有強烈的固氮作用，為農作物提供豐富而廉價的氮素營養，對提高農作物產量、培肥土壤有著重大的作用。研究表明，在環境條件相同的條件下，根瘤菌并不能與豆科植物的每個品種都具有高效的共生固氮效果，因此進行菌劑菌種選擇時必須將菌種與宿主作物共生后能否高效固氮放在第一位。

對于已經選擇了的根瘤菌，如何進一步提高其固氮能力是亟待解決的問題。

發明內容

本公開的目的是提高根瘤菌的根瘤形成能力和固氮能力。

為了實現上述目的，本公開了提供一種基因，該基因編碼如下(a)或(b)的蛋白質：

(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列組成的蛋白質，

(b)在(a)限定的氨基酸序列中經過取代、缺失或添加一個或至多n個氨基酸且具有蛋白質(a)的活性的由(a)衍生的蛋白質，其中n為2至100之間的任意整數。

可選地，其中，該基因編碼(a)的蛋白質且該基因的堿基序列如SEQ ID NO.2所示，或者該基因編碼(b)的蛋白質且該基因的堿基序列如SEQ ID NO.3所示。

另一方面，本公開還提供了一種蛋白質，該蛋白質為如下(a)或(b)的蛋白質：

(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列組成的蛋白質，

(b)在(a)限定的氨基酸序列中經過取代、缺失或添加一個或至多n個氨基酸且具有蛋白質(a)的活性的由(a)衍生的蛋白質，n為2至100之間的任意整數。

可選地，(b)的蛋白質如SEQ ID NO.4所示。

另一方面，本公開還提供了一種重組載體，該重組載體插入有如上所述的基因。

可選地，其中，該重組載體為重組表達載體或重組克隆載體，所述重組表達載體在轉化到根瘤菌中時能夠使得所插入的如上所述的基因在所述根瘤菌中過表達。

另一方面，本公開還提供了一種改良根瘤菌的方法，該方法包括：敲低或敲除待改良的根瘤菌中的如上所述的基因的表達，或者，在待改良的根瘤菌中對如上所述的基因進行點突變以使得點突變后的基因所表達得到的蛋白喪失SUMO酶的催化活性。