[發明專利]一種重組基因簇及其促進共生固氮菌生物被膜形成中的應用

在審

• 申請號: 202310371631.3
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116640785A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 田長富;李夢琳;樓慧強;徐沖
• 申請（專利權）人: 安徽微壤生物科技有限公司
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N15/31;C12N15/74;C12N1/21;C12R1/41
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務所(普通合伙) 34184
• 代理人: 楊霞

本發明公開了一種基因簇，該基因簇能編碼二鳥苷酸環化酶和轉錄因子CuxR，二鳥苷酸環化酶的編碼基因和轉錄因子CuxR的編碼基因串聯表達。本發明還公開了一種重組載體，所述重組載體插入有上述基因簇。本發明還公開了一種重組菌，所述重組菌中含有上述基因簇；或者二鳥苷酸環化酶的編碼基因在重組菌中過表達，并且重組菌中含有轉錄因子CuxR的編碼基因。本發明還公開了上述重組菌的構建方法。本發明還公開了上述基因簇、重組載體在促進重組共生固氮菌形成生物被膜中的應用。含有本發明所述基因簇的重組共生固氮菌能形成更多生物被膜，促進植物生長。

技術領域

本發明涉及微生物技術領域，尤其涉及一種重組基因簇及其促進共生固氮菌生物被膜形成中的應用。

背景技術

Anton?van?Leeuwenhoek于17世紀在牙菌斑上觀察到了生物被膜的存在。Costerton等人于1978年首次提出了生物被膜(Biofilm)概念——通常細菌不是分散地存在于環境中，而是聚集在一起生活。生物被膜集中在固-液界面或氣-液界面上，是被細菌自身分泌的胞外基質所包裹的微生物群。胞外基質是由胞外多糖、胞外蛋白、胞外DNA、酯類、水以及一些高分子多聚物組成，其中，能夠分泌到細胞外，并與菌體能夠分離的胞外多糖是胞外基質的主要組成成分。生物被膜有利于減少周圍非生物因子與生物因子對細菌的不利影響，提高細菌在多種逆境條件下的資源利用效率、存活與繁殖能力。

氮是細胞生物生長的必需元素，主要以動植物不能直接利用的氮氣形式存在于自然界中。在農業中，作物主要是從化學氮肥獲取氮素，但是豆科植物可以通過精密復雜的信號通路和根瘤菌建立共生關系，根瘤菌將氮氣還原為植物可以利用的氨態氮。根瘤菌不但通過分泌的結瘤因子，還可以通過分泌的多種表面多糖直接同宿主植物進行相互作用。根瘤菌可以合成多種表面多糖，包括脂多糖、莢膜多糖、凝膠多糖、環β-(1-2)-葡聚糖、高分子量中性多糖和胞外多糖等，這些多糖都參與了根瘤菌同宿主植物的共生過程，包括根部定殖、宿主識別、侵染等。有研究表明根瘤菌在根毛形成生物被膜會顯著增強根毛分泌類黃酮物質與結瘤因子的識別作用，有利于開啟類黃酮物質在根瘤菌中引起的信號傳遞，引起根毛的卷曲。

綜上所述，對根瘤菌生物被膜形成能力的改良利于提升根瘤菌在根表等固體界面的定殖、抗逆存活能力。但是目前還缺少這方面的遺傳工程菌種。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種重組基因簇及其促進共生固氮菌生物被膜形成中的應用；含有本發明所述基因簇的重組共生固氮菌能形成更多生物被膜，促進植物生長。

本發明提出了一種基因簇，該基因簇能編碼二鳥苷酸環化酶和轉錄因子CuxR，二鳥苷酸環化酶的編碼基因和轉錄因子CuxR的編碼基因串聯表達。

基因簇少則可以是由重復產生的兩個相鄰相關基因所組成，多則可以是幾百個相同基因串聯排列而成。它們屬于同一個祖先的基因擴增產物，也有一些基因家族的成員在染色體上排列并不緊密，中間還含有一些無關序列，但總體是分布在染色體上相對集中的區域。

基因簇一般還指：基因組上兩個或多個相鄰近的具有相同或不同功能的參與同一個生理代謝途徑的基因序列。

優選地，二鳥苷酸環化酶的氨基酸序列為如下任一種：

a.如SEQ?ID?NO.1所示的氨基酸序列；

b.與SEQ?ID?NO.1所述的氨基酸序列具有30％以上(優選40％以上，更優選50％以上，更優選60％以上，更優選70％以上，更優選80％以上，更優選85％以上，更優選90％以上，更優選95％以上)同一性的氨基酸序列；

c.SEQ?ID?NO.1所示的氨基酸序列經替換、缺失或添加氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。

優選地，轉錄因子CuxR的氨基酸序列為如下任一種：

d.如SEQ?ID?NO.2所示的氨基酸序列；