固氮细菌基因组测序完成

　　

生物通编译：与燕麦，小麦和大麦不同，豆科作物带有自身的“肥料”。科学家们正在进行利用氮生存的细菌的基因组测序。获得的遗传密码信息可能帮助我们最好地应用这种世界上最好的天然“肥料”。

罗马人很早就意识到翻转作物，包括从豆类到谷类的各种作物，可以改善它们的生长。斯坦福大学承担这项基因组测序工作的Sharon Long说：“这是各种形式农业活动中一个历史悠久的传统。”

人类后来才意识到豆科植物（包括beans，peas和pulses）拥有一个秘密的肥料来源。它们的根结内生存有将空气中氮转变为铵的根瘤细菌，植物可以利用细菌制造的铵制造必须蛋白质。这类细菌将世界上大部分氮固定成生物可使用的形式。

现在一个科学家合作团体已经完成了这类细菌中最常见的一种Sinorhizobium meliloti的基因组测序^1-4。许多根瘤菌可以以不同的效率生存于许多不同种物质中，这种根瘤菌则生存于一种饲料作物紫花苜蓿（alfalfa）中。

S. meliloti的序列可以帮助生物技术学家们使这种细菌与植物之间的关系更多产。细菌用来进入植物体的基因可以与那些促进固氮的基因结合，从而改进菌种。

英国约克大学的Peter Young同意说：“这是非常重要的工作，不管从商业上还是从生态学上来说都是这样。”缺氮经常限制植物的生长，大多数植物依赖于土壤中矿物质的氮，农民通过施用肥料来补充这种营养。

豆科植物的种子不时浸泡于含有固氮细菌的溶液中。使用最好的菌种可以减少对人工肥料的需求。一些科学家推测：非豆科植物还可以进行改造来进行固氮。Young说：“但是我们仍然不知道如何去做。”

质粒是小的环状DNA，可以在许多细菌中穿梭，交换有用的但非必须的基因，而环状染色体则携带必须基因。

然而，S. meliloti以一种不常见的方式包装自己的DNA：一个染色体和两个常驻“大型质粒”，其中一个也含有必须基因。染色体和质粒之间的边界似乎比以前认为的更模糊，Young说：“我们最初的定义过于简单。”

S. meliloti基因组有670万碱基对，相当大。与依赖动物体满足大部分需求的那些病原细菌不同，S. meliloti从遗传机制上就满足在土壤的干旱和饥饿条件下生存的条件。在英国John Innes中心研究根瘤菌的Allan Downie说希望揭示的序列将有助于解释什么时候，如何这些细菌与植物之间建立这种亲密关系的。固氮需要耗费大量的能量，他说：“奇怪的是它们是如何产生这样的能量的。”

相应地，细菌会从植物那儿获得碳化合物，以及进行复制的合适环境，在三周内产生高达10万拷贝。（版权所有 转载请注明）

1. Galibert, F. et al. The composite genome of the legume symbiont Sinorhizobium meliloti. Science, 293, 668 - 672, (2001).
2. Barnett, M.J et al. Proceedings of the National Academy of Sciences USA (in press), (2001).
3. Finan, T.M. et al.Proceedings of the National Academy of Sciences USA (in press), (2001).
4. Capela, D. et al. Proceedings of the National Academy of Sciences USA (in press), (2001).

——摘译自7月30日nature science update（heartlake）