固氮螺菌耐高铵突变株的选育

应用亚硝基脏(N-nitrosoguanidine,NTG)诱变剂对固氮螺菌菌株Ma241、Ma99、Sp7和G14进行诱变处理后,在掭加了铵的类似物乙撑二胺(ethyleae diamina)的D6bcreiner无氯培养基中进行筛选．反复纯化,获得了在4 5 n、M NH}浓度以上,保持固氯酶活性的耐铵突变株共9株。突变株22的耐铵固氮酶活性最强,在75mM NH+4浓度下,固氮酶活性达到464n mol乙烯／mg蛋白·小时,在200m M NH+4浓度下,固氯酶话性仍有32nmol/mg蛋白·小时。     

巴西固氮螺菌Yu62 draTG基因及其下游区域的定位诱变分析*

用卡那霉素盒(Kmr-cassette)插入法,对巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu62的draTG基因及其下游区域进行了诱变,并获得相应的突变株。研究表明：draT变突株的固氨酶活性不再受铵抑制,而draG突变株在有铵时则丧失固氮酶活性,但当铵耗尽后却不能像野生型菌株那样恢复活性。draTG下游区域突变株YZ4(突变位点距draG约2kb)在无氮及限铵条件下,其固氮酶活性比野生型菌株的高,但其nifH-lacZ转录融合子的表达并不受影响,说明该区域可能有参与固氮酶活性水平调控的基因。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系III．转座子Tn5诱变的 Azospirillum brasilense 吸氢活性缺陷株的筛选

以携带有自杀性质粒pR64：：Tn5的大肠杆菌(E．Coil RL29)为供体菌株,与受体菌巴西固氮螺菌W251-10(Azospirillura brasilense W251-10)进行杂交,在选择性平板上测得卡那霉素抗性菌落与受体菌菌落之比为5．0x 10-7。受体菌W251-10的卡那霉素抗性自发突变频率小于1.14×10-9。经气相色谱仪分析测得一株丧失吸氢酶(Hydrogen Uptake Hydrogenase)活性的突变株(编号为 Azospin llum brasilense WG15),同时发现其固氮酶(Nitrogenase)话性也已丧失。 DNA分子点杂交结果表明,所获得的突变株WGl5的总DNA中存在有’n5的序列,而w251—10呈阴性结果,从而证实了WGl5吸氢活性的丧失是由于Tn5在DNA中的插入引起的,同时也揭示了巴西固氯螺菌的吸氢酶基因(缸p)和固氮基因(nr,) 在遗传学上有着连锁的关系。     

肺炎克氏杆菌的nifA基因产物在巴西固氮螺菌中的功效

通过三亲本杂交将质粒pCK3{携带改变了启动子的肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneuma-niae)nifA 基因]引入巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu62菌株中,由此获得的转移接合子巴西固氮螺菌Yu62-4菌株在6．0 mmol/L以上NH+4浓度下,能表现出微弱的固氮酶活性(相当于无NH+4时活性的0．3-0．5％),而野生型Yu62则全部丧失固氮酶活性。固氯酶的丙烯酰胺凝胶电泳和铁蛋白的免疫杂交实验表明,转移接合子Yu62-4在高NH+4(50mmol／L)下,虽有铁蛋白合成,但合成量比无NH+4时少得多,而且有一部分铁蛋白未被共价修饰;野生型菌株Yu62在此NH+4浓度下无铁蛋白合成。实验结果表明：外源(来自肺炎克氏杆菌)的基因产物在巴西固氮螺菌Yu62中不能有效地解除NH+4对该菌固氮酶合成的阻遏作用。本文分析了出现这种现象的原因。     

巴西固氮螺菌中P_Ⅱ和P_Z在固氮调节中的不同作用

在巴西固氮螺菌 (Azospirillumbrasilense)中 ,glnB和glnZ是两个高度同源基因 ,分别位于 3 7kb EcoRI+PstI和 3 7kb SalI的两个不同的染色体片段上。用卡那霉素盒 (Kmr cas sette)插入法 ,对glnB和glnZ分别进行定位诱变 ,并获得相应的突变株 ,即glnB- 和glnZ- 。研究表明 ,glnB- 突变株丧失固氮酶活性 ,表现为Nif- ,而glnZ- 象野生型菌株一样具有固氮酶活性。为了进一步研究这两个基因的功能 ,将glnB和glnZ分别构建在pVK1 0 0载体上形成重组质粒pVK -Ⅱ和pVK -Z ,对glnB- 和glnZ- 突变株进行互补实验 ,进一步证明了glnB与固氮酶活有直接相关性 ,而glnZ无此作用。同时 ,通过三亲接合法将pVK -Ⅱ和pVK -Z分别转移到巴西固氮螺菌野生型Yu62和具有一定抗铵能力的draT- 突变株中 ,使glnB和glnZ的拷贝数增加 ,进一步比较它们的固氮酶活性。结果表明多拷贝的glnB基因 ,能显著提高固氮酶活性 ,而多拷贝的glnZ对固氮酶活性无影响。同时 ,将pVK Ⅱ和pVK -…     

异源nifAC对根癌土壤杆菌nif基因表达的调节作用

三亲交配方法分别将载有褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)呈组成型表达的nifAC的质粒pCK5和肺炎克氏杆菌(Kldosiella pneumoniae)含有nifAc和nifA—ntrc基因的质粒pcK3．pSZ36和pSZ23-CA导入根癌土壤杆菌Agrobacterium tumefaciem)C58／pGV3850,所得转移接合子的生长速率和野生型相似。在10mmol／L,NH₄⁺浓度下,Western blotting测出A．Tumefaciens C58／pGV3850(pCK5)有固氮酶合成,乙炔还原法测定固氮酶活性恢复分别为73％．24％,11％和62％。这些结果表明,褐球固氨菌和肺炎克氏杆菌的固氮调节基因对土壤杆菌同氮基因表达有调节作用。其中．褐球固氮菌nifAc的调节功能最强(73％),其次是肺炎克氏杆菌nifA和nrrC的融合子(62％),肺炎克氏杆菌nifAc的调节功能较弱(24％。11％)。     

氧对固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu 62固氮酶活性的调节作用

本文研究了在好气条件下,在以谷氨酸为氮源的液体培养基中,固氮螺菌(Azospirllumbrasilense)Yu62固氮酶形成的条件及溶氧压对固氮酶活性的影响。厌氧使整体细胞固氮酶迅速失活;而见氧后固氮酶又重新恢复活性。Western blotting实验证实,这种可逆失活的分子基础,是由于固氮酶铁蛋白-亚基被修饰和去修饰。呼吸抑制剂KCN对固氮酶活性的抑制,亦是由于固氮酶铁蛋白被修饰。因此推论细胞内的能量状态可能是启动固氮酶活化酶系统的重要信号。谷氨酰胺合成酶的抑制剂MSX不能去除厌氧和KCN引起的抑制作用。结果表明：固氮酶活性的NH+4和厌氧关闭可能通过不同的机制起作用。     

生物固氮

961447 肺炎克氏杆菌nifA基因在巴西固氮螺菌固氮基因表达的铵调节中的作用[中]/何路红…//生物工程学报.-1995,11(4).-385～388 按三亲交配法将pCK3转入巴西固氮螺菌UB3     

固氮螺菌(Azospirillum.brasilenseYu-62)中固氮酶活性的氨关闭现象

固氮螺菌(A.brasilense)Yu-62在以谷氨酸为氮源好气液体培养条件下,氨离子使固氮酶迅速失活,Western blotting实验证明这种失活的分子基础是固氮酶铁蛋白一亚基被修饰.测定加NH_4~+后细胞内α-ketoglutarte和glutamine的含量.α-ketoglutarate/glutamine比值在加NH_4~+后瞬间下降然后上升,而细胞内ATP/ADP的比值没有明显变化.谷氨酸合成酶的抑制剂azaserine使固氮酶失活.Western blotting实验表明这种失活的分子基础也是固氮酶铁蛋白一亚基被修饰.测定加azaserine后细胞内α-ketoglutarate及glutamine比值的变化以及外源α-ketoglutarate及glutamine对细胞固氮活性的影响,表明细胞内一些小分子化合物的变化可能是作用于固氮酶活性氨关闭的重要因素.     

巴西固氮螺菌Yu62 draTG基因及其下游区域的定位诱变分析

用卡那霉素盒（Ｋｍ－ｃａｓｓｅｔｔｅ）插入法,对巴西固氮螺菌（Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍｂｒａｓｉｌｅｎｓｅ）Ｙｕ６２的ｄｒａＴＧ基因及其下游区域进行了诱变,并获得相应的突变株,研究表明ｄｒａＴ变突株的固氮酶活性不再受铵抑制,而ｄｒａＧ突变株在有铵时则丧失固氮酶活性,但当铵耗尽后却不能使像野生型菌株那样恢复活性,ｄｒａＴＧ下游区域突变株ＹＺ４（突变位点距ｄｒａＧ约２ｋｂ）在无氮及限铵条件下,其固氮酶     

Modulation of NifA activity by PII in Azospirillum brasilense: evidence for a regulatory role of the NifA N-terminal domain.

Azospirillum brasilense NifA, which is synthesized under all physiological conditions, exists in an active or inactive from depending on the availability of ammonia. The activity also depends on the presence of PII, as NifA is inactive in a glnB mutant. To investigate further the mechanism that regulates NifA activity, several deletions of the nifA coding sequence covering the amino-terminal domain of NifA were constructed. The ability of these truncated NifA proteins to activate the nifH promoter in the absence or presence of ammonia was assayed in A. brasilense wild-type and mutant strains. Our results suggest that the N-terminal domain is not essential for NifA activity. This domain plays an inhibitory role which prevents NifA activity in the presence of ammonia. The truncated proteins were also able to restore nif gene expression to a glnB mutant, suggesting that PII is required to activate NifA by preventing the inhibitory effect of its N-terminal domain under conditions of nitrogen fixation. Low levels of nitrogenase activity in the presence of ammonia were also observed when the truncated gene was introduced into a strain devoid of the ADP-ribosylation control of nitrogenase. We propose a model for the regulation of NifA activity in A. brasilense.     

巴西固氮螺菌Yu62nifA基因克隆、测序及功能分析

用TD-PCR法克隆了巴西固氮螺菌(Azospirillun brasilense)Yu62的nifA基因.序列分析表明它与巴西固氮螺菌Sp7的nifA序列高度同源(96.5%),其编码的产物NifA蛋白与Sp7菌株NifA的氨基酸序列同源性为97.6%.该基因可以完全互补巴西固氮螺菌Sp7 nifA-突变株的Nif-表型.研究了NH4+和O2对Yu62 nifA基因的表达及NifA活性的影响.结果表明mfA基因在Yu62菌株中是部分组成型表达的,氨和氧不能完全阻遏其表达,在5mmol/LNH4Cl与微氧(0.5%O2)条件下表达最高;NifA蛋白在0.4%～0.5%O2时活性最高,氧分压降低和提高都使NifA活性下降,1mmol/L NH4Cl足以抑制NifA的活性.     

固氮螺菌的固氮分子调控研究进展

本文对巴西固氮螺菌周氨基因的结构和调控进行综述。其固氮基因的调控可分为两种水平：通过DRAT-DRAG系统的翻译后水平和通过NifA蛋白的转录水平。通过NifA活性进行调控的机理目前尚不明了。     

Control of Azospirillum brasilense NifA activity by PII: effect of replacing Tyr residues of the NifA N-terminal domain on NifA activity

It was previously reported that the N-terminal domain of Azospirillum brasilense NifA was a negative regulator of the NifA activity and that the P(II) protein prevented this inhibition under nitrogen fixing conditions. Here, we show that a mutation of a single Tyr residue at position 18 of the N-terminal domain of NifA led to an active NifA protein that did not require P(II) for activation under nitrogen fixation conditions.     

肺炎克氏杆菌NifA对巴西固氮螺菌nifH启动子的转录激活作用

用PR方法克隆了巴西固氮螺菌Yu62 nifH的启动子片段,DNA序列分析表明菌株Yu62与标准菌株sp7之间的DNA序列差异很小。利用启动子探针质粒载体pcBl82,构建了3个不同的nifH：：lacz转录融合质粒,在大肠杆菌中分别测定肺炎克氏杆菌NifA对它们的转录激活作用。结果表明巴西固氮螺菌nifH启动子的转录是依赖于NifA的,缺失了上游激活序列的启动子不能被NifA激活转录,肺炎克氏杆菌NifA对其自身nifH及巴西固氮螺菌nifH启动子的转录激活作用并无很大差异。     

异源nifA^C对根癌土壤杆菌nif基因表达的调节作用

用三亲水交配方法分别将载有褐球固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒｃｈｒｏｏｃｏｃｃｕｍ）呈组成型表达的ｎｉｆＡＣ的质粒ｐＣＫ５和肺炎克氏杆菌（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）含有ｎｉｆＡ＾Ｃ和ｎｉｆＡ－ｎｔｒＣ基因的质粒ｐＣＫ３,ｐＳＺ３６和ｐＳＺ２３－ＣＡ导入根癌土壤杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｕｎｅｆａｃｉｅｎｓ）Ｃ５８／ｐＧＶ３８５０所得转移接合子的生长速率和野生型相似。在１０ｍ     

Transcription of the Azospirillum brasilense nifH gene is positively regulated by NifA and NtrA and is negatively controlled by the cellular nitrogen status.

The expression of a translational Azospirillum brasilense nifH-uidA fusion was studied in A. brasilense and in Rhizobium meliloti strains with mutations in nifA, ntrA and ntrC. Induction of the fusion was observed in the R. meliloti wild-type and NtrC- strains on incubation under microaerobic conditions but not in the NifA- and NtrA- strains, showing the absolute requirement of both sigma 54 and NifA for activation of the nifH promoter. Histochemical analysis of the root nodules elicited by R. meliloti wild-type showed expression of the fusion in the late symbiotic zone but not in the meristematic and the early symbiotic zones. No induction of the nifH-uidA fusion was observed in the R. meliloti wild-type or NifA- strains incubated aerobically in nitrogen-free medium, indicating that, in contrast to R. meliloti nifH, A. brasilense nifH cannot be activated directly by NtrC. Expression of the nifH gene in A. brasilense only occurs under nitrogen-limiting, microaerobic conditions, suggesting the presence of a nitrogen-dependent control system for nif gene expression.