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《湖北大学》 2017年
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茶树内生草螺菌WT00C的基因组学研究

程伟  
【摘要】:草螺菌WT00C(Herbaspirillum sp.WT00C)是我们实验室从茶树中分离出的一种内生细菌。前期实验表明,它能产氨、合成生长素吲哚乙酸和嗜铁素,能够有效地经过伤口感染进入并定殖茶树体内。喷洒和浇灌都不能够感染植物且不能在水稻、小麦、油菜和白菜等农作物中定殖。大田实验发现,浸泡扦插条或喷洒修剪的大田茶树,草螺菌WT00C能促进茶树扦插枝生根和发芽,促进大田茶树新生侧芽生长,嫩芽生物量增加达8 kg/亩。虽然草螺菌WT00C与两种固氮内生草螺菌(织片草螺菌Herbaspirillum seropedicae和红苍白草螺菌Herbaspirillum rubrisubalbican)一样具有植物促生作用,但草螺菌WT00C不能固氮且宿主也不同。为了弄清楚草螺菌WT00C的促生作用以及它的宿主特异性,本研究试图利用分子生物学和生物信息学方法,解析草螺菌WT00C基因组DNA序列并加以注释。草螺菌WT00C基因组的大小为6,079,821 bp,包含5537个基因,基因平均长度为955 bp。分析基因组注释结果及代谢情况发现,,草螺菌WT00C有四个末端氧化酶,有负责糖类转运的ABC糖转运系统和一个PTS转运系统,表明它具有代谢多种糖的潜力。草螺菌WT00C的糖代谢过程并不是传统的糖酵解,而是通过戊糖磷酸途径和ED途径。氨基酸代谢方面,草螺菌WT00C能合成和分解除L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-赖氨酸和L-组氨酸之外的多种氨基酸,L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-赖氨酸和L-组氨酸可能是通过转氨酶的转氨作用合成的。脂肪酸合成方面,草螺菌WT00C具有完整的合成多种脂肪酸的代谢途径,而且能够合成人体必需的α-亚麻酸。同时,它还能代谢部分含苯化合物,如3-氟苯、4-氟苯和4-氯酚和硫代甲酰胺等。虽然不能固氮,但草螺菌WT00C拥有多个途径产氨,也能将外源摄取的硝酸盐还原为氨。它还具有尿素循环途径合成尿素,与氨基酸代谢产氨一起为生物体提供氮源。草螺菌WT00C能合成嗜铁素,其合成嗜铁素的关键酶非核糖体肽合成酶的氨基酸序列与织片草螺菌的肽合成酶序列具有97%相似度,而且预测的嗜铁素分子结构也一致。草螺菌WT00C拥有一个与抗逆性和生长素作用调节相关的ACC脱氨酶基因。生化试验表明,草螺菌WT00C显示强的ACC脱氨酶活性(1.19μmoL mg~(-1)h~(-1))。草螺菌WT00C的基因组中还含有编码谷胱甘肽、葡聚糖酶、过氧化物酶、海藻糖合成酶以及离子泵等相关的基因,同时还编码合成亚精胺、叶酸、维生素B12和B6的酶系,这些代谢产物可参与植物生理调节。草螺菌WT00C拥有多个蛋白分泌系统如T1SS、T3SS、T4SS、T4SSpili和T6SS,其中T4SS分泌系统仅在草螺菌WT00C中发现,其他已报道的草螺菌基因组中尚未发现编码T4SS的基因族。基因组测序和注释的结果为我们深入了解茶树内生草螺菌WT00C的促生作用机理以及后续在农业生产上的应用奠定了良好的基础。
【学位授予单位】:湖北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q933;S571.1

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