突变肠杆菌株NRS-1中5个草甘膦逆境应答基因的克隆与功能研究

摘要

[目的]微生物对草甘膦的抗性受复杂的遗传体系调控,涉及靶基因和大量相关调控基因.对肠杆菌属细菌NRS-1突变菌株在高浓度草甘膦逆境下的5个重要差异表达基因进行功能研究,以期深入了解非靶标基因在抗草甘膦微生物的作用特点,为发掘优异基因资源,服务抗草甘膦转基因生物育种提供参考.[方法]NRS-1的差异表达基因可能在蛋白质合成、代谢、细胞膜等水平发挥作用,保护细胞免受高浓度草甘膦逆境,因此分别选取易位酶延伸因子fusA、丁二酸脱氢酶sdhA、胸苷磷酸化酶deoA、鸟氨酸氨甲酰转移酶argF、周质蛋白osmY进行克隆,采用大肠杆菌原核表达、转化拟南芥实验研究其功能,并通过细菌双杂及KEGG pathway分析基因间互作特点.[结果]在明确5个基因结构特点基础上,通过大肠杆菌原核表达及转基因拟南芥鉴定,发现这5个基因及草甘膦的靶基因5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶基因aroA对提高2种生物的草甘膦耐性均有不同程度的作用,其中argF、deoA的抗性较好,与aroA相当,表明在应对草甘膦逆境时,芳香族、含有胸腺嘧啶氨基酸及精氨酸的合成代谢通路可能起重要作用;利用基因互作与KEGG分析发现5个基因与靶基因aroA间形成复杂的调控网络,但无直接的蛋白互作.[结论]NRS-1的5个差异表达基因对草甘膦逆境具有抗性,argF、deoA优于其他3个基因,其与靶基因aroA间表现复杂的基因互作关系.