抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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N_2固定の高価なエネルギー需要のため,ジアゾ栄養細菌はN飢餓条件下でのみN_2固定触媒ニトロゲナーゼの発現を可能にする複雑な調節ネットワークを進化させ,一方,同じ条件はグルタミンシンテターゼ(GS)による高親和性NH_3同化のアップレギュレーションを刺激し,植物に対する過剰なNH_3の過剰放出を妨げる。ジアゾ栄養細菌は,GSとの干渉によってNH_3を排出するために設計できるが,対照は成長ペナルティを最少化し,非標的植物へのNH_3の意図しない供給を防ぐのに必要である。ここでは,ORS571の誘導体である,著者らのモデル穀類共生Azorhizobium caulinodans AcLPにおけるGS調節とNH_3排泄を制御する2つの戦略を試みた。最初に,PII相同体glnBとglnKの両方の変異がGS停止を刺激するが,これらの遺伝子の1つが増殖に必須であることを見出した。第2に,N2固定に由来するNH3の強いGS停止と排泄を可能にするAcLPの{Delta}glnE変異体における一方向アデニルトランスフェラーゼ(uATs)を発現させ,ニトロゲナーゼ発現に対する負のフィードバック調節を完全に緩和した。著者らは,NifA依存性プロモーターPnifHの制御下でuAT対立遺伝子を配置し,GS停止とNH3排泄を,特に微好気性条件下で,N2固定を開始する同じ手がかり,次にnifAを欠失し,この株にリソピン誘導nifAL94Q/D95Q-rpoN調節プラスミドを移動させ,NH3排泄によるN2固定の連結根圏依存性活性化を可能にした。将来,この高度に洗練された多層制御回路は,N2固定とNH3排泄を,特にAcLPコロニー形成トランスジェニック根圏ピン産生穀類,作物への固定Nのデリバリー,および非標的植物との相互作用を妨げることにより,活性化するのに使用できる。大気N_2をNH_3に変換する「ジアゾ栄養」細菌による穀物作物のAuthor Summary Inoculationは,農業における窒素のデリバリーを持続的に改善するために使用できる。しかし,N_2固定の高価なエネルギー需要のため,天然ジアゾ栄養細菌は,NH_3の過剰生産と植物への放出を防ぐことによってエネルギーを保存するために進化した。栄養要求は過剰なNH_3生産と放出のために操作できるが,遺伝的制御は成長ペナルティを最小限に抑え,非標的雑草種へのNH_3の意図しない供給を防ぐのに必要である。ここでは,トランスジェニックオオムギにより産生されるシグナル伝達分子根圏ピンに応答して,N2固定とNH3排泄の制御を行った。この制御は,圃場での根定着後のN2固定とNH3放出の植物宿主特異的活性化の確立,バルク土壌における細菌エネルギー必要量の最小化,および非標的植物へのNH3の供給防止に使用できる。【JST・京大機械翻訳】
