[發明專利]一種結合葡聚糖的融合蛋白、重組微生物及其制備方法和在重塑根際微生物群落中的應用

有效

• 申請號: 202210135742.X
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114539424B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 喻其林;尹宏達;馮麗安;陳煜樵;馮禹銘
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C07K19/00
• 分類號: C07K19/00;C12N15/62;C12N15/70;C12N15/78;C12N1/21;A01N63/50;A01N63/20;A01N63/27;A01P21/00;C12R1/19;C12R1/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 薛紅凡

本發明提供了一種結合葡聚糖的融合蛋白、重組微生物及其制備方法和在重塑根際微生物群落中的應用，屬于根際菌技術領域。本發明通過模擬葡聚糖結合蛋白和葡聚糖底物之間的結合關系，設計得到了一種新型的具有高效結合葡聚糖的融合蛋白。將所述融合蛋白在微生物細胞表面展示表達，得到的重組微生物通過根際分泌的葡聚糖結合到植物根際中，同時所述重組微生物具有招募天然產葡聚糖微生物的能力，重塑植物根際微生物群落，進而促進植物生長、提高植物抗逆性，并且在污水處理和土壤污染物去除過程中有效地進行植物修復。

技術領域

本發明屬于根際菌技術領域，具體涉及一種結合葡聚糖的融合蛋白、重組微生物及其制備方法和在重塑根際微生物群落中的應用。

背景技術

微生物群落在自然界中普遍存在，并在大量的生物過程中發揮重要作用，如環境污染物(如持久性有機污染物、微塑料)的降解、生物燃料(如甲烷、乙醇和石油)的生產、對多種脅迫的耐受性(如熱、冷、干、高滲、氧化、抗生素和病原體入侵條件)，以及腸道生態系統穩態的維持。改造自然微生物群落，提高微生物個體間的協同效率，正成為合成生物學和生物技術的一個熱點。

植物根際微生物群落是由微生物群落(如細菌、真菌、原生動物和藻類)緊密包圍在植物根的狹窄區域，并受到根系代謝的動態影響。這些微生物群落與植物根系有強烈的相互作用，通過釋放無機養分、產生植物激素和減輕環境脅迫來改善植物的生長。此外，良性微生物群落形成物理保護層，產生抗菌劑，激活植物免疫反應，保護植物免受病原體感染。因此，優化根際微生物群落結構無疑是促進植物生長、增強植物對物理、化學和生物脅迫的抵抗力的有效途徑。

環境污染，特別是由新出現的污染物(如重金屬、與富營養化有關的營養成分、持久性有機污染物等)引起的多重污染，正成為水和土壤系統的重大問題，并嚴重威脅著人們的健康和全球生態系統。植物修復是一種流行的環境污染治理策略，已成功應用于清除揮發性有機化合物和PM?2.5，去除土壤和水中的重金屬，降解有機污染物。毫無疑問，根際微生物群落作為植物重要的相互作用因子，在植物修復過程中對促進植物生長、代謝和污染物去除起著至關重要的作用。然而，盡管大量研究集中在污染物(如重金屬、持久性有機污染物和石油烴)對根際微生物群落的影響，人工改造根際微生物群落，通過微生物群落-植物共生體去除多種污染物，緩解污染場地的各種脅迫，目前還未有相關報道。

微生物細胞和相關的胞外聚合底物(EPSs)構成有機體之間的自然物理接觸。然而，這些接觸并不穩定，經常受到復雜的環境因素(如溫度、pH值、C/N比、金屬離子等)的破壞。合成生物學是細胞表面成分大規模重塑的有力策略，將成為增強植物和生物之間物理聯系的一種有前途的方式。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種結合葡聚糖的融合蛋白，所述融合蛋白對含葡聚糖的物質具有較理想的結合性能。

本發明的目的還在于提供一種重組微生物及其制備方法和在重塑根際微生物群落中的應用，所述重組微生物通過融合蛋白增強與植物根系的物理接觸，在根際形成具有植物修復功能的微生物群落。

本發明提供的一種結合葡聚糖的融合蛋白，所述融合蛋白包括以下結構經順次連接得到：解纖維素梭菌CipC蛋白葡聚糖結合結構域、標記蛋白結構域和解纖維素梭菌CipC蛋白葡聚糖結合結構域。

優選的，所述融合蛋白的氨基酸序列如SEQ?ID?NO：1所示。

本發明提供了一種編碼所述融合蛋白的融合基因，是微生物分泌信號肽編碼序列和所述融合蛋白的編碼序列順次連接得到。

優選的，所述融合基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：2所示。

本發明提供了一種含有所述融合基因的重組表達載體。

本發明提供了一種結合葡聚糖的重組微生物，所述重組微生物的細胞表面展示所述融合蛋白。

本發明提供了所述重組微生物在重塑植物根際微生物群落中的應用。