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:RGPIN-2018-06481
- 负责人:
- 金额:$ 5.97万
- 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:2018
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2018-01-01 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The bacterium, Sinorhizobium meliloti, forms N2-fixing nodules on the roots of alfalfa. This symbiotic association represents the culmination of a series of complex interactions between plant and bacteria. Symbiotic N2-fixation (SNF) is of huge significance to agriculture as it by-passes the economic and environmental costs associated with nitrogen fertilizer. My NSERC program is directed towards understanding the S. meliloti-alfalfa symbiosis, particularly events occurring within bacteria in nodules and in free-living cells in the soil and root environment.****** Sinorhizobium meliloti is a model organism for studying symbiotic N2-fixation (SNF), soil-microbe biology and multipartite genome biology. The S. meliloti genome consists of a 3.5 Mb chromosome and two large replicons referred to as pSymA (1.34 Mb) and pSymB (1.67 Mb). During the past funding period, we manipulated the S. meliloti genome and generated sequential deletions that collectively removed the ~ 3000 genes present on the pSymA and pSymB replicons. We identified active toxin/antitoxin systems, a new symbiotic locus on pSymB and two genes (ArgtRNACCG and engA) that are essential for cell viability. These two essential genes are part of a 110 kb region (designated ETR) on the pSymB that translocated from the chromosome to pSymB in an ancestral strain. We have generated S. meliloti strains that lack the pSymA and pSymB replicons, and in which a complete ETR region is integrated into the chromosome. ****** We now propose using this strain as the entry point or a basic genetic chassis onto which we wish to identify the minimal symbiotic genome – that is, the minimal complement of genes that are necessary and sufficient for the formation of N2-fixing nodules on alfalfa. Work from many labs over the last 40 years identified many of the nodulation (nod), N2-fixation (nif) and symbiotic genes (fix) genes involved in SNF. Thus far, we have identified pSymA and pSymB regions that are required for SNF and in our future work, we propose to combine these regions to generate a minimal symbiotic genome and further reduce that gene complement through targeted removal of individual genes. This will serve as a platform for synthetic biology approaches to manipulating SNF and also for identification of other genes that are important to the specific SNF plant symbiosis and specific bacterial hosts.****** In related projects we propose to complete the analysis of the smb20752 locus that we recently identified. Our goal to determine the molecular bases for the defective SNF phenotype. In addition, in a project more related to the ecology of the bacteria in soil, we propose to analyze a locus on the pSymA replicon that is involved in restricting the growth of viruses that infect these bacteria.****** This research program addresses fundamental questions of broad interest and it has and will continue to generate high quality training for undergraduate, graduate and post-doctoral personnel. **
这种细菌,Sinorhizobium meliloti,在紫花苜蓿的根上形成固定氮的根瘤。这种共生关系代表了植物和细菌之间一系列复杂相互作用的高潮。共生固氮(SNF)对农业具有重要意义,因为它可以避免氮肥带来的经济和环境成本。我的NSERC项目旨在了解S. meliloti-alfalfa的共生关系,特别是在根瘤中的细菌和土壤和根环境中的自由活细胞中发生的事件。****** Sinorhizobium meliloti是研究共生固氮(SNF)、土壤微生物生物学和多体基因组生物学的模式生物。S. meliloti基因组由一条3.5 Mb的染色体和两个大的复制子pSymA (1.34 Mb)和pSymB (1.67 Mb)组成。在过去的资助期间,我们对S. meliloti基因组进行了操作,并产生了序列缺失,总共删除了存在于pSymA和pSymB复制子上的约3000个基因。我们发现了活性毒素/抗毒素系统,在pSymB上的一个新的共生位点和两个对细胞活力至关重要的基因(ArgtRNACCG和engA)。这两个必需基因是pSymB上110 kb区域(称为ETR)的一部分,该区域在祖先菌株中从染色体易位到pSymB。我们已经生成了缺乏pSymA和pSymB复制子的S. meliloti菌株,其中一个完整的ETR区域被整合到染色体中。******我们现在建议使用该菌株作为切入点或基本遗传底盘,我们希望在其上识别最小共生基因组-也就是说,在苜蓿上形成n2固定结节所必需和足够的最小基因补体。在过去的40年里,许多实验室的工作发现了许多与SNF有关的结瘤(nod)、n2固定(nif)和共生基因(fix)基因。到目前为止,我们已经确定了SNF所需的pSymA和pSymB区域,在我们未来的工作中,我们建议将这些区域组合起来产生最小的共生基因组,并通过靶向去除单个基因进一步减少基因补体。这将为操纵SNF的合成生物学方法以及鉴定对特定SNF植物共生和特定细菌宿主重要的其他基因提供一个平台。******在相关项目中,我们建议完成我们最近发现的smb20752位点的分析。我们的目标是确定SNF表型缺陷的分子基础。此外,在一个与土壤中细菌的生态学更相关的项目中,我们建议分析pSymA复制子上的一个位点,该位点参与限制感染这些细菌的病毒的生长。******这个研究项目解决了广泛关注的基本问题,它已经并将继续为本科生、研究生和博士后人员提供高质量的培训。**
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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