Biology of the N2-fixing soil bacterium, Sinorhizobium meliloti
固氮土壤细菌苜蓿中华根瘤菌的生物学
基本信息
- 批准号:3000-2013
- 负责人:
- 金额:$ 6.05万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2015
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2015-01-01 至 2016-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The soil bacterium, Sinorhizobium meliloti, forms N2-fixing nodules on the roots of alfalfa. N2-fixation is of huge significance to agriculture as it by-passes the economic and environmental costs associated with nitrogen fertilizer. In addition to nitrogen (N), the growth of plants and microorganisms is often limited by the amount of available phosphorus (P) (primarily present as inorganic phosphate (Pi)). In this proposal we outline studies that focused on how bacteria transport Pi into their cells and how bacteria sense Pi and respond and survive when Pi is limiting growth. We will study a Pi transport system called Pap-Pit that is present in many bacteria. How this system functions, and particularly what is the role of the Pap protein is not known. We propose that Pap modulates or controls the activity of the Pit transport protein and we perform experiments to address this hypothesis. Another protein, PhoU, has some structural similarity to Pap, and we will investigate whether PhoU controls a different Pi transporter called PstSCAB and how this system is involved in sensing the cellular "Pi-status". The S. meliloti genome is unusual, as in addition to a chromosome (3.7 Mb), it has two megaplasmids called pSymA (1.4 Mb) and pSymB (1.7 Mb). We will investigate the role of the megaplasmids in Pi utilization and how loss of these megaplasmids (40% of the genome) affects the integration of carbon and Pi metabolism in these cells.
This research will increase our understanding of processes microorganisms employ to grow and survive in nutrient poor environments. This has high economic and environmental significance since much agricultural production is limited by availability of Pi, and Pi pollution causes eutrophication of our water systems.
This research will be performed by graduate students and undergraduate student and these students will acquire high level technical expertise in molecular genetics and microbiology that can be applied in many areas including biotechnology. In addition, the students will receive much training in communication, project management, writing reports, safety procedures and working in a team environment.
土壤细菌苜蓿中华根瘤菌在苜蓿根部形成固氮根瘤。固氮对农业具有重大意义,因为它绕过了与氮肥相关的经济和环境成本。 除了氮 (N) 之外,植物和微生物的生长通常还受到有效磷 (P)(主要以无机磷酸盐 (Pi) 形式存在)的量的限制。 在本提案中,我们概述了一些研究,重点关注细菌如何将 Pi 转运到细胞中,以及当 Pi 限制生长时细菌如何感知 Pi 并做出反应和生存。 我们将研究许多细菌中存在的一种名为 Pap-Pit 的 Pi 运输系统。 该系统如何发挥作用,特别是 Pap 蛋白的作用尚不清楚。 我们提出 Pap 调节或控制 Pit 转运蛋白的活性,并且我们进行实验来验证这一假设。 另一种蛋白质 PhoU 与 Pap 具有一些结构相似性,我们将研究 PhoU 是否控制称为 PstSCAB 的不同 Pi 转运蛋白,以及该系统如何参与感知细胞“Pi 状态”。 苜蓿根瘤菌基因组很不寻常,因为除了一条染色体 (3.7 Mb) 之外,它还有两个称为 pSymA (1.4 Mb) 和 pSymB (1.7 Mb) 的巨质粒。 我们将研究大质粒在 Pi 利用中的作用,以及这些大质粒(占基因组的 40%)的损失如何影响这些细胞中碳和 Pi 代谢的整合。
这项研究将增进我们对微生物在营养贫乏的环境中生长和生存的过程的了解。 这具有很高的经济和环境意义,因为许多农业生产受到 Pi 可用性的限制,而 Pi 污染会导致我们的水系统富营养化。
这项研究将由研究生和本科生进行,这些学生将获得分子遗传学和微生物学方面的高水平技术专业知识,可应用于包括生物技术在内的许多领域。 此外,学生还将接受大量沟通、项目管理、报告撰写、安全程序和团队环境工作方面的培训。
项目成果
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