Журнал микробных и биохимических технологий

Абстрактный

Влияние метаболизма цианофицина в рекомбинантном Sinorhizobium (Ensifer) meliloti 1021 на симбиоз с люцерной ( Medicago sativa )

Ясир Абд-эль-Карем, Рудольф Райхельт, Мартин Креенбринк и Александр Штайнбюхель1

Целью данного исследования было изучение влияния синтеза и деградации богатого азотом полимера цианофицина в ризобиях на симбиотическую фиксацию азота и урожайность бобовых. Для этого цианофицинсинтетаза из Anabaena sp. PCC7120 была экспрессирована в бактероидах симбионта S. meliloti 1021 либо отдельно, либо вместе с внутриклеточной цианофициназой из той же бактерии, либо в диком типе, либо в полигидроксибутиратнегативном (PHB-) мутанте, и было изучено влияние на рост растений-хозяев люцерны. Все штаммы индуцировали образование азотфиксирующих клубеньков в хозяине, но были заметны четкие различия по различным параметрам. Растения люцерны, инфицированные диким типом, экспрессирующим только цианофицинсинтетазу, показали значительно более низкое содержание азота в побегах и более высокую скорость фиксации азота, чем растения, инокулированные диким типом, но фенотип дикого типа был превышен в S. meliloti 1021, экспрессирующем цианофициназу в дополнение к цианофицинсинтетазе. Рост растений, инфицированных мутантом PHB-, экспрессирующим только цианофицинсинтетазу, был серьезно нарушен по сравнению с ростом растений, инфицированных мутантом PHB-, экспрессирующим оба или ни один из двух белков. Микрофотографии, сделанные с помощью трансмиссионного электронного микроскопа, срезов клубеньков, образованных диким типом S. meliloti 1021, продуцирующим цианофицинсинтетазу и цианофициназу, показали, что шероховатый эндоплазматический ретикулум и мембраны аппарата Гольджи были расширены больше по сравнению с клубеньками, образованными диким типом, мутантом PHB- или всеми другими рекомбинантными штаммами S. meliloti, что указывает на более высокую метаболическую активность в этих клубеньках.