PNAS | 英国牛津大学研究揭示开发合成植物对联合共生固氮的控制！
谷物和固氮细菌之间的固氮共生工程化是在农业中可持续地提供生物固氮的一个有前途的策略。虽然天然固氮菌已经进化出多层次的调节机制，将固氮与同化产物NH3结合起来，并防止向植物释放，但遗传修饰可以允许过量产生和排泄NH3。科研人员以前开发了植物和细菌之间新的跨界信号通路，通过植物产生细菌信号rhizopine，允许控制与植物共生的细菌基因表达。然而，如果细菌的根部定殖缺乏严格的宿主特异性，就会允许靶标和非靶标植物物种的生长促进。
2022年4月11日，国际权威学术期刊PNAS发表了英国牛津大学Philip Poole（Science Advances | 英国牛津大学研究揭示根瘤菌-豆科植物共生固氮的代谢机制！PNAS | 英国牛津大学Philip Poole团队揭示豆科植物-根瘤菌互惠共生中的条件性制裁效应！PNAS | 英国牛津大学最新研究揭示根瘤菌从根际到共生的生活方式适应机制！ISME | 英国牛津大学Philip S. Poole团队揭示根瘤菌工程化促进可持续农业发展）团队的最新相关研究成果，题为Engineered plant control of associative nitrogen fixation的研究论文。
在这篇文章中，科研人员开发了一个产生rhizopine（RhiP）的同源大麦株系和一个杂交的rhizopine吸收系统，该系统在模式细菌Azorhizobium caulinodans ORS571（Ac）上传达了1000倍的rhizopine感知灵敏度。利用这种改进的遗传回路，科研人员建立了由定殖于RhiP大麦根部细菌进行的、对固氮酶主调控因子nifA和氮代谢σ因子rpoN的严格的rhizopine依赖性转录控制，这推动了固氮酶在体外和原位的表达和活性。尽管相对于野生型菌株而言，原位固氮酶的活性是次优的，但其激活是针对RhiP大麦的，在野生型植物的根部没有观察到。这项工作是开发合成植物控制的共生的一个关键里程碑，在这种共生中，细菌只有在与所需的宿主植物接触时才能固定氮气，并被阻止与非靶标植物物种相互作用。
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