农业生物技术学报

作者：卢雨欣, 颜宏, 白亚妮, 梁建强, 冯志珍

单位：1 陕西省生物农业研究所,西安 710043; 2 陕西省酶工程技术研究中心,西安 710600

关键词：菱形节杆菌BFL-3,耐盐碱性,全基因组测序,

基金：陕西省科学院青年联合培养项目(2021K-14)；国家自然科学基金(31800100)；陕西省科技厅重点研发项目(2021NY-046)；西安市科技计划项目(20NYYF0028)

耐盐碱微生物资源能促进土壤养分循环,提高植物保水耐盐能力,因此在盐碱土改良领域有重要应用意义。课题组前期分离得到一株耐盐碱细菌菌株 BFL-3,为明确该菌株的遗传进化关系、耐盐碱 程度及机理,本研究对 BFL-3 进行了形态学观察和 16S rRNA 序列分析,采用光密度法研究了 BFL-3 在不同pH及 NaCl胁迫下的生长特性。利用二代测序技术对 BFL-3 进行全基因组测序分析,并对其进行比对注释,通过 qPCR 验证 BFL-3 在含 5% NaCl、pH 9 的培养基中耐盐碱相关基因的表达。结果显示,菌株 BFL-3 为菱形节杆菌(Arthrobacter rhombi),其对 NaCl 的耐受范围为 0.5%~10%,对 pH 的耐受范围为 5~10; 全基因组测序分析最终获得 35 条支架(Scaffold)序列,总序列长度为 3 476 199 bp,G+C 摩尔百分含量为69.15%,编码基因数量为 3 170 个,含有 tRNA 基因 50 个,rRNA 基因 7 个。基因注释显示,菌株 BFL-3 在 氨基酸和碳水化合物代谢途径富集大量基因,同时在离子转运蛋白相关途径富集一定数量的基因,表明 BFL-3 可能采用相容溶质积累和离子平衡两种策略来响应盐碱胁迫。qPCR 验证显示,BFL-3 在培养基含5% NaCl、pH 值9的条件下,海藻糖合成酶 (trehalose synthase, treS)、二 氨 基丁酸 -2- 酮戊二酸转氨酶 (diaminobutyrate-2-oxoglutarate transaminase, ectB)、谷氨酸脱氢酶 (glutamate dehydrogenase, gdhA)、甜菜碱/L-脯氨酸 ABC 转运透性酶(glycine betaine/L-proline ABC transporter permease, proW)、Trk系统钾离子转运蛋白(Trk system potassium transporter, trkA)、胆碱 ABC 转运透性酶(choline ABC transporter permease, opuBD)表达量均上调,分别是对照的 11.0、6.2、6.0、13.1、7.4 和 6.3 倍(P<0.01),说明菌株 BFL-3 通过在胞内合成积累海藻糖、四氢嘧啶、谷氨酸等相容性物质并调控离子平衡来缓解盐碱胁迫的压力。本研究结 果明确了 BFL-3 的耐盐碱特性,初步探索了该菌株的盐碱耐受机理,为进一步利用该菌株修复盐碱地提供科学依据。

来源：2023年第7期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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