Control de la fijación de nitrógeno en bacterias que se asocian con cereales



Las legumbres obtienen nitrógeno del aire a través de rizobios que residen en los nódulos de la raíz. Algunas especies de rizobios pueden colonizar cereales pero no les fijan nitrógeno. La desactivación de la regulación nativa puede activar la expresión de nitrogenasas, incluso en presencia de fertilizantes nitrogenados y poco oxígeno, pero la producción continua de nitrasas confiere una carga energética.

Aquí, diseñamos la actividad inducible de nitrogenasa en dos endófitos de cereales (Azorhizobium caulinodans ORS571 y Rhizobium sp. IRBG74) y la bien caracterizada planta epifita Pseudomonas protegens Pf-5, un inoculante de semillas de maíz. Para cada organismo, se tomaron diferentes estrategias para eliminar la represión de amonio y colocar la expresión de nitrogenasa bajo el control de señales agrícolas relevantes, incluidos los exudados de las raíces, los agentes de biocontrol y las fitohormonas.

Demostramos que R. sp. IRBG74 puede ser diseñado para producir actividad de nitrógenoasa en condiciones de vida libre mediante la transferencia de un grupo nif de Rhodobacter sphaeroides o Klebsiella oxytoca. Para P. protegens Pf-5, la transferencia de un grupo inducible de Pseudomonas stutzeri y Azotobacter vinelandii produce tolerancia al amonio y una mayor tolerancia al oxígeno de la actividad nitrogenada que la de K. oxytoca. Colectivamente, los datos de la transferencia de 12 grupos de genes nif entre 15 especies diversas (incluidas Escherichia coli y 12 rizobia) ayudan a identificar las barreras que deben superarse para diseñar una bacteria para entregar un alto flujo de nitrógeno a un cultivo de cereales.


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Publicado: 14 de enero de 2020

Fuente: Nature Microbiology

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