Mykobakterielle Erkrankungen
Offener Zugang

Abstrakt

Entwicklung eines Stickstoff-Biodüngers aus Cyanobakterien für den Reisanbau unter Stressbedingungen

Shree Kumar Apte

Als natürlich vorkommender, photosynthetischer, Stickstoff fixierender Mikroorganismus trägt das Cyanobakterium Anabaena erheblich zum Stickstoff- und Kohlenstoffhaushalt tropischer Böden bei, insbesondere beim Anbau von Reisfeldern. Sein Potenzial als Stickstoff-Biodünger wird jedoch durch allgemeine abiotische Stressfaktoren beeinträchtigt. Die Entwicklung verbesserter Stickstofffixierungs- und Stresstoleranzfähigkeiten dieses Mikroorganismus durch genetische Manipulation ist aufgrund fehlender geeigneter Werkzeuge und Techniken sowie fehlender Kenntnisse über geeignete Kandidatengene stark eingeschränkt. In den letzten Jahren hat unser Labor ein Elektroporationsprotokoll für die genetische Transformation entwickelt, das einen hochfrequenten Gentransfer ermöglicht und Probleme überwindet, die mit der derzeitigen Praxis der triparentalen Konjugation zwischen E. coli-Stämmen und Anabaena verbunden sind. Wir haben außerdem (a) einen geeigneten Vektor für neue Genentdeckungen und (b) einen neuartigen integrativen Expressionsvektor pFPN konstruiert, der gewünschte Gene an einem definierten Locus im Anabaena-Genom platziert und ihre hochgradige Expression von einem umweltfreundlichen, lichtinduzierbaren Promotor aus ermöglicht. Mithilfe dieser Werkzeuge haben wir mehrere Gene identifiziert, die für eine verbesserte Heterozystenbildung und Stickstofffixierung (hetR) verantwortlich sind, Chaperone (groESL, cpn60) für Proteinfaltung und Homöostase sowie mehrere Gene für oxidative Stresstoleranz (Superoxiddismutasen, Katalasen und Peroxiredoxine), die Anabaena eine höhere Stresstoleranz verleihen. Der Ansatz hat sich als sehr nützlich erwiesen, um rekombinante Anabaena-Stämme zu konstruieren, die in stressigen Umgebungen Stickstoff fixieren können.