Микобактериальные заболевания
Открытый доступ

Абстрактный

Инженерное азотное биоудобрение на основе цианобактерий для выращивания риса в стрессовых условиях

Шри Кумар Апте

Как естественно распространенный, фотосинтетический, азотфиксирующий микроб, цианобактерия Anabaena вносит значительный вклад в азотную и углеродную экономику тропических почв, особенно при выращивании рисовых полей. Однако ее потенциал азотного биоудобрения неблагоприятно страдает от обычных абиотических стрессов. Инженерия улучшенных возможностей фиксации азота и устойчивости к стрессу у этого микроба посредством генной манипуляции серьезно ограничена из-за отсутствия соответствующих инструментов и методов, а также знаний о подходящих генах-кандидатах. В последние годы наша лаборатория разработала протокол электропорации для генетической трансформации, который обеспечивает высокочастотный перенос генов и преодолевает проблемы, связанные с текущей практикой трехродительской конъюгации между штаммами E. coli и Anabaena. Мы также сконструировали (a) подходящий вектор для открытия новых генов и (b) новый интегративный вектор экспрессии pFPN, помещающий желаемые гены в определенный локус в геноме Anabaena и способствующий их высокоуровневой экспрессии с помощью экологически чистого светоиндуцируемого промотора. Используя эти инструменты, мы идентифицировали несколько генов, ответственных за усиленное образование гетероцист и фиксацию азота (hetR), шапероны (groESL, cpn60) для сворачивания белков и гомеостаза, а также несколько генов устойчивости к окислительному стрессу (супероксиддисмутазы, каталазы и пероксиредоксины), которые придают Anabaena превосходную устойчивость к стрессу. Подход оказался очень полезным для конструирования рекомбинантных штаммов Anabaena, способных фиксировать азот в стрессовых условиях.