近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所微生物功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)林敏課題組在水稻根際聯(lián)合固氮施氏假單胞菌中發(fā)現(xiàn)新型非編碼RNA參與協(xié)同調(diào)控固氮酶活性，為進(jìn)一步揭示生物固氮網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制奠定了重要理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《應(yīng)用環(huán)境微生物學(xué)（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(jìn)行的，受胞內(nèi)能源供應(yīng)和環(huán)境脅迫因子影響較大。為適應(yīng)環(huán)境變化，固氮微生物在進(jìn)化過(guò)程中形成了一套復(fù)雜的調(diào)控系統(tǒng)，固氮細(xì)胞需要表達(dá)和維持足夠的nif mRNAs分子，才能確保高效固氮酶活，但相關(guān)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和作用機(jī)制目前還不清楚。
此前研究已發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)直接參與固氮轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的新型的非編碼RNA NfiS，該研究中，科研人員鑒定出第二個(gè)參與固氮基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的新型非編碼RNA，并命名為NfiR。通過(guò)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和生理生化表型鑒定證明NfiR在環(huán)境脅迫應(yīng)答和固氮等代謝過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控功能。 NfiR不但能夠與固氮酶基因nifD mRNA直接相互作用，增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄后的穩(wěn)定性，而且與非編碼RNA NfiS協(xié)同參與最佳固氮酶活性的調(diào)控。該研究首次證明2個(gè)感應(yīng)不同環(huán)境信號(hào)的非編碼RNA協(xié)同調(diào)控固氮酶的最佳活性，這種協(xié)同調(diào)節(jié)作用可能是固氮微生物在復(fù)雜多變的根際環(huán)境中的一種進(jìn)化適應(yīng)策略。
與豆科結(jié)瘤固氮體系比較，水稻根際聯(lián)合固氮體系不形成根瘤等特殊組織結(jié)構(gòu)，受環(huán)境影響較大，其田間固氮效率低下，應(yīng)用效果不穩(wěn)定。克服上述天然缺陷，建立高效穩(wěn)定的聯(lián)合固氮體系并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)綠色高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的研究課題。該研究為解決這一難題邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
該研究得到了國(guó)家973項(xiàng)目和自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。（通訊員 崔艷）
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