[发明专利]一种提高PGPR根际趋化定殖能力的方法及工程菌

说明书

本发明属于分子生物学领域领域，涉及植物根际促生细菌（PGPR），特别是指一种提高PGPR根际趋化定殖能力的方法及工程菌。本申请发现了细菌的趋化受体中至少有一个趋化受体的C‑端延伸区含有一个五肽，该五肽能够介导参与趋化的甲基转移酶CheR和甲基酯酶CheB相互作用，对趋化受体可逆甲基化。将该五肽嫁接到PGPR趋化根际的强趋化物的趋化受体的C‑端，能够增强其对强趋化物的趋化响应，从而实现提高PGPR根际趋化定殖能力。

技术领域

本发明属于分子生物学领域领域，涉及植物根际促生细菌（PGPR），特别是指一种提高PGPR根际趋化定殖能力的方法及工程菌。

背景技术

微生物菌肥所用的植物根际促生细菌（PGPR）通过多种功能促进植物的生长，包括固氮、解磷、解钾、合成多种植物激素和生防，以及降解植物合成的乙烯前体物1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC），减少植物乙烯的合成，增强植物对胁迫条件的适应性。因此，使用微生物菌肥是减少化肥和农药用量的有效途径。

然而，微生物菌肥在大田应用中存在着促生效果不稳定的问题，极大地限制了菌肥的推广应用。微生物菌肥在大田应用中促生效果不稳定的一个重要原因，是菌株根际趋化竞争力弱。鉴定根系分泌物中PGPR的强趋化物、应用基因工程技术改造PGPR提高其在植物根际的趋化竞争力是解决PGPR促生效果不稳定的主要手段。一旦确定PGPR趋化根际的强趋化物，我们便能够利用基因工程技术提高PGPR趋化该成分的能力，如增强该趋化物的趋化受体的亲和力、增强该趋化物趋化受体的甲基化修饰效率、提高该趋化物趋化受体的丰度和提高对该趋化物的代谢速率等，从而提高PGPR的根际趋化竞争力，提高和稳定PGPR的使用效果。专利CN110218736A通过同源重组替换启动子来提高PGPR菌的AcdS基因的表达量、AcdS酶活力和ACC代谢速率，进而提高PGPR菌对ACC的趋化强度；专利CN107205403A通过在植物生长中体检果胶或果胶相关的糖类来实现提高PGPR菌的促生长作用；而本课题组在研究过程中发现细菌的趋化行为与其趋化受体的甲基化修饰密切相关，为进一步研究提高PGPR菌根际趋化定殖能力的方法，本课题组进行了以下研究。

发明内容

本发明提出一种提高PGPR根际趋化定殖能力的方法及工程菌，发现了细菌的趋化受体中至少有一个趋化受体的C-端延伸区含有一个五肽，该五肽能够介导参与趋化的甲基转移酶CheR和甲基酯酶CheB相互作用，对趋化受体可逆甲基化。将该五肽嫁接到PGPR趋化根际的强趋化物的趋化受体的C-端，能够增强其对强趋化物的趋化响应，从而实现提高PGPR根际趋化定殖能力。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种提高PGPR根际趋化定殖能力的方法，步骤为：

（1）从某一PGPR的基因组注释中查询该细菌的趋化受体，然后根据趋化受体的氨基酸序列筛选趋化受体中与增强甲基化修饰效率相关的结构域；

（2）从步骤（1）的结构域的C端延伸区筛选可能和参与趋化的甲基转移酶结合的五肽；

（3）对步骤（2）中筛选的五肽进行分子建模，对参与趋化的甲基转移酶进行同源建模，根据二者的结合自由能筛选和参与趋化的甲基转移酶结合自由能低的五肽；

（4）将步骤（3）的五肽嫁接到PGPR趋化根际的强趋化物、不含有步骤（3）所筛选的五肽的趋化受体的C-端，即得趋化定殖能力提高的工程菌。

上述步骤（1）中筛选趋化受体中与增强甲基化修饰效率相关的结构域是通过smart在线分析工具实现的。

上述与增强甲基化修饰效率相关的结构域指为MA结构域。

上述步骤（3）中分子建模是利用chemoffice19.0_win软件，同源建模是利用SWISS-MODEL工具。

上述PGPR为假单胞菌UW4，参与趋化的甲基转移酶为CheR2，其GenBank登录号是AFY21330。