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常壓室溫等離子體誘變選育高固氮酶活褐球固氮菌

作者:admin 發布時間:2021/07/21 瀏覽量:997

本期為您推薦上海海洋大學食品學院唐雪明研究員研究團隊發表在《中國農業科技導報》上的一篇文章:常壓室溫等離子體誘變選育高固氮酶活褐球固氮菌。

 

文章摘要內容如下:

生物固氮是工業氮肥最有效的替代品之一,可減少氮肥的使用,提高氮肥利用率,建設環境友好型農業。褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)是一種自生固氮菌,由于其不需要與一定的植物配合,因而具有適應性廣的特點,在氮素循環中具有重要作用,是重要的農業菌劑。

 

為增強固氮酶活性以提高現有固氮菌的固氮能力,采用常壓室溫等離子體(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)誘變技術處理褐球固氮菌(Azotobacter chroococcumCICC21686,用乙炔還原法篩選具有高固氮酶活性的突變株28s-20,并觀察該突變株酶活的遺傳穩定性;通過梯度溫度和pH培養,探究高酶活突變株的生物學活性;采用盆栽試驗,探究突變株對玉米植株干重及全氮量的影響。結果表明,復篩獲得突變株28s-20的固氮酶活較出發菌株提高了101.72%;經5次傳代,證實該菌株具有良好的遺傳穩定性;突變株最適生長溫度為28℃,培養基初始pH為7.5;與野生株相比,突變株顯著增加玉米干重及全氮量,分別提高21.16%和34.36%。誘變高酶活菌株為褐球固氮菌的菌種優化及農業生物固氮提供了技術支持。

 

常壓室溫等離子體(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)誘變育種技術目前在生物育種領域應用廣泛,通過育種儀產生均勻的等離子體射流對菌株進行誘變,隨著處理時間的增加會導致誘變菌株的堿基與核糖之間、堿基上的氨基以及磷酸二酯中的P-O鍵發生斷裂,將寡核苷酸鏈斷裂成小片段,最終形成多個突變位點而改變菌株的基因序列。相對于傳統誘變方法,射流中具有化學活性的粒子能夠引發種類非常豐富的DNA損傷,最終得到大容量突變庫,大容量突變庫容易快速獲得性能優良且遺傳穩定的誘變菌株,且ARTP誘變育種技術操作簡便、安全無毒。本研究通過使用ARTP誘變出發菌株褐球固氮菌,并對突變菌株的固氮效能進行驗證,從而為提高褐球固氮菌固氮酶活性及固氮效能提供了簡便有效的方法。

 

文章精彩內容如下:


1

1 不同誘變時間的褐球固氮菌菌株致死率曲線 


圖片2

2 誘變褐球固氮菌菌株的固氮酶活性及酶活增長率 


圖片3

3 復篩誘變菌株的固氮酶活性及增長率

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