北大973首席科学家mBio新成果

　　2016年07月31日讯 来自北京大学、印第安纳大学和英国John Innes中心的研究人员，在国际学术期刊《mBio》发表了题为“Deciphering the Principles of Bacterial Nitrogen Dietary Preferences: a Strategy for Nutrient Containment”的研究成果。北京大学生命科学学院教授、国家“973”重大基础研究计划生物固氮项目首席科学家王忆平教授和英国John Innes中心的Ray Dixon是本文共同通讯作者。

　　微生物生理学的一个基本问题关注的是，为什么生物更偏爱某些营养物质。例如，在不同的氮源当中，铵是首选的氮源，支持快速生长，而替代氮源--如某些氨基酸，被认为是不佳的氮源，支持慢得多的生长。然而，这种氮膳食选择背后的生理/调控机制仍然是难以捉摸的。

　　在这项研究中，通过设计大肠杆菌，研究人员切换了对氨基酸的饮食偏好，使其生长率相当于生长在氨上的野生型菌株。然而，当工程菌株与野生型大肠杆菌共同培养时，这种生长优势减弱，由于铵从transport-and-catabolism （TC）-enhanced（TCE）细胞的泄露，野生型细菌优先利用这些细胞。这些研究结果表明，氮调控（Ntr）系统调节着氨基酸运输和分解代谢成分的表达，以匹配通过氨同化途径的流量，这样，基本营养素就得以保留，但是，氨基酸的快速生长率因而被牺牲。

　　生物固氮简介

　　生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以，固氮生物又叫做固氮微生物。根据固氮微生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分为自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物三类。

　　在自然界中，有很多原核微生物，包括细菌和放线菌，它们可以在特定条件下把氮气还原为氨，因而被称为固氮微生物。固氮微生物的固氮过程完全是生物和微生物自发进行的，无须提供任何能源和设备，因而它减少了能源的消耗。由于全部固氮过程都是生物活动，无污染物排放，有利于保护生态环境。同时，由于减少和免除了化学氮素的投入，使农产品中硝酸和亚硝酸物质大幅度降低，提高了农产品的品质，减少致癌物质对人类的危害。