几种固氮菌突变种固氮酶的特性及晶体生长

一，缺失nifZ的棕色固氮菌突变种钼铁蛋白的晶体生长的研究进展 在一定的结晶条件下，缺失nifZ的棕色固氮菌突变种钼铁蛋白将从溶液中结晶出深棕色的短斜四棱柱晶体。PEG 8000、MgCl2、NaCl、Tris的浓度及缓冲液的pH对该蛋白的结晶及晶体生长影响的系统研究表明，它们的浓度和pH较低时，不出晶体;当pH高于8.0，随着前三种化合物浓度的逐渐提高，便在一周内出现大量小品体;再提高浓度后，便延长结晶时问但出质好、数少而个大的晶体;然后晶体随浓度的提高而又变小、变多、甚至晶质变差，直至不再出晶体。影响晶体生长的各因子的最适浓度随其它条件的改变而有所不同。当缓冲液的pH为8.2而PEG 8000，MgCl’、NaCI、蛋白质和Tris的浓度分别为1.86%、300 mmol/L、400 mmoUL、4.64g/L、53 mmo/L时，首次发现在一滴悬滴结晶液中只有一颗较大的优质晶体（最大两边线度均为0.16mm）。 二，从分别含Mn和Cr的培养基中生长的固氮菌突变种UW3中纯化的固氮酶的特性和结晶 缺失nifH基因的棕色固氮菌突变种UW3，在有钼环境中不能固氮生长，但能在无钼而含MnS01或Na2Cr01的无氮培养基中固氮生长。分别经超声破碎、加热除去部分杂蛋白、离子交换柱层析和Sephacryl S-200或S-300柱层析的分离纯化，分别得到二种固氮酶组分l蛋白。金属元素测定表明，这两种蛋白除含铁元素外还分别含有锰和铬元素。它们的吸收光谱、CD和AR谱互不完全相同，并都与OP-MoFe蛋白存在较大差异。含Mn固氮酶也能还原C2H2、质子和N2，对它们的还原的比活性都分别约为MoFe蛋白活性的50%。初步结果表明，这一突变种在这两种培养条件下都可能已表达了不同于已发现的三种固氮酶的新固氮酶组分l蛋白-MoFe、VFe和FeFe蛋白，分别为含Mn或Cr的固氮酶组分1蛋白，分别被称为uw3，-MnFe蛋白和UW3-CrFe蛋白。通过对PEG 8000、MgCI2、NaCI和缓冲液的种类和浓度等结晶条件的大量优化组合实验，首次获得uw3-MnFe蛋白和UW3-CrFe蛋白的的晶体。最大晶体为21.4×14.3×2.1μm。

根瘤菌感染烟草、水稻及豌豆凝集素基因在烟草中的表达

该文用根据瘤菌合成血红素基因hemA，根瘤菌固氨氮酶调节基因nifA，固氮酶结构基因nifKDH，nifH的启动子与lacZ基因融合的质粒，通过三亲交配法将其思入豌豆根据瘤菌.接种烟草发根、烟草植株和水稻。结果表明β-半乳糖苷酶有不同强度的组织化学染色反应，hemA染色最强，其它次之。显微镜观察表明在烟草发根据的维管束中柱鞘细胞、水稻根皮层细胞内和细胞间隙有根瘤菌存在.从根中分离纯化细菌，LacZ染色，再回接豌豆结瘤和根瘤的LacZ染色，证明是LacZ标记基因的豌豆根据瘤菌。由此说明根瘤菌可以侵染非豆科植物烟草和水稻。除了对烟草、水稻根进行LacZ染色外，还对其茎、叶进行了染色，结果也有正反应现象，说明根瘤菌有可能由根向上部分移动。另一方面，说明根瘤蓖的nifA、nifKDH、 nifH的启动子在植物组织也可能起起动作用表达lacZ基因。用上述不同启动子-LacZ标记的豌豆根瘤菌接种烟草，有促进生长发育和提前开花的现象。 对豌豆凝集素基因转烟草的发根，用蛋白免疫原位杂交检测，表明该基因 的转译产物定位在根毛顶端。对发根接种豌豆根瘤菌、菜豆根瘤菌，结果只有 接种豌豆根瘤菌的发根出现瘤状物的结构。对其切片显微镜观察，可见细胞内 和细胞间隙有细菌颗粒存在。由于豌豆凝集素被认为是豌豆植物对其相应的豌 豆根瘤菌的识别因子，本结果初步表明有可能是转基因发根产生的豌豆凝集素 因子识别豌豆根瘤菌的结果。如果进一步得到证明，这一结果才具有重要的科 学意义，表明今后用基因工程的方法有可能扩大根瘤菌的宿主范围，使非豆科 植物有结瘤和固氮的可能性。

棕色固氮菌突变种(UW45、DJ54和DJ35)的缺失FeMoco钼铁蛋白的纯化、特性鉴定及结晶研究

一．棕色固氮菌突变种UW45、缺失nifH（DJ54）和缺失nifE(DJ35)突变种的钼铁蛋白的纯化、特性鉴定及结晶研究 棕色固氮菌突变种UW45的菌体破碎后，所得粗提物经两次DEAE 52柱层析后得到部分纯的nifB- MoFe蛋白和Fe蛋白。再经Sephacryl S-300和 DEAE柱的进一步纯化，便使nifB- MoFe蛋白基本达到SDS凝胶电泳纯。SDS-PAGE结果表明，nifB- MoFe蛋白具有与野生型棕色固氮菌（OP）MoFe蛋白相同的亚基种类和组成。此粗提物可为用NMF抽提的 OP MoFe蛋白的FeMoco激活，所得Fe蛋白具有与OP Fe蛋白相似的互补活性，可使OP MoFe的比活性达到2192 nmol C2H2/min/mg蛋白。FeMoco可使无互补活性的 nifB- MoFe蛋白与nifB- Fe蛋白组成具有可观放氢活性的固氮酶，使FeMoco显出的比活性接近文献报道的还原乙炔的最高值。对nifB- MoFe蛋白的结晶及晶体生长进行了的研究，初步探讨了结晶溶液各组分的种类和浓度、结晶方法和实验操作等与能否出现晶体及晶体的数目、大小、质量、形状和出晶时间等的相互关系。在结晶实验时，一次就得到了国内外尚未报道的该蛋白的短斜四棱柱的棕色晶体。目前所得的最大的晶体的二维边长都为0.1mm。初步结果表明，这种晶体可能就是nifB- MoFe蛋白的晶体。 从棕色固氮菌突变种DJ54中得到了ΔnifH MoFe蛋白;并参与了棕色固氮菌突变种DJ35的ΔnifE MoFe蛋白的分离纯化，所用方法与nifB- MoFe蛋白的分离纯化相似。对这两种突变种蛋白的特性和结晶进行了初步研究。在结晶实验时，也是一次就得到了国内外尚未报道的ΔnifH MoFe蛋白和ΔnifEMoFe蛋白的晶体。 二．新型固氮酶MnFe蛋白和CrFe蛋白的特性与结晶研究 在已有的工作基础上，分离纯化了几批MnFe蛋白和CrFe蛋白，并用部分纯的nifB- Fe蛋白进行活性互补，分别测定了MnFe蛋白和CrFe蛋白的底物还原活性。不断优化MnFe蛋白和CrFe蛋白晶体生长条件，获得了晶质良好的MnFe蛋白和CrFe蛋白的较大晶体。 在2001年的“神舟2号”飞船搭载实验中，MnFe蛋白的出晶率达到100%，所获得的晶体也比地面对照略厚些。继续进行MnFe蛋白和CrFe蛋白的空间计划的地面匹配实验，以满足对蛋白质样品的要求，以保证宇宙飞船“神舟3号”的蛋白质搭载实验获得更好的结果。

棕色固氮菌突变株DJ35 中钼铁蛋白和HBP59 蛋白的研究—纯化特性及晶体生长

我们从A. vinelandii突变株DJ35中纯化得到了ΔnifE Av1，并通过与OP Av1相比较对其特性进行了研究。虽然ΔnifE Av1以四聚体形式(α2β2)存在，但却表现出两种天然电泳行为。与OP Av1相比，ΔnifE Av1中的金属含量较低，每个蛋白分子仅含9.96个铁原子、0.36个钼原子。OP Av1和ΔnifE Av1的吸收光谱相似，均在280 nm附近出现蛋白吸收峰，在300-600 nm波长范围内光吸收普遍降低，并无特征峰出现。虽然ΔnifE Av1可见光区域CD谱的摩尔消光系数（Δε）总比OP Av1小，但在520nm区域附近摩尔消光系数减少的相对值明显大于在450nm附近摩尔消光系数减少的相对值。ΔnifE Av1的EPR信号明显与OP Av1不同，在g≈3.7处的EPR信号完全消失，在g≈4.3 和2.0处的EPR信号强度也分别降低了75%和50%以上。ΔnifE Av1不能与Fe蛋白组成活性单位，但被FeMoco激活后可与Fe蛋白组成活性单位。上述结果表明, ΔnifE Av1不含FeMoco，但具有与OP Av1相同的P-cluster。 我们在纯化ΔnifE Av1的过程中，发现一个类似OP Av1的β亚基的污染蛋白，经MALDI-TOF质谱鉴定这种蛋白是棕色固氮菌中一预测基因的产物。通过改进纯化方法, 我们首次得到80%电泳纯的蛋白，并将其命名为HBP59蛋白。HBP59为一单体蛋白，分子量约为59k Da。金属测定结果表明每个蛋白分子中含有0.42个铁原子。HBP59蛋白的可见光谱表现出典型的血红素蛋白光谱特征，还原态的HBP59蛋白在421nm处有最大吸收峰，同时在517nm、556nm处有两个伴随肩峰出现, A421/A280仅为0.146。HBP59蛋白氧化后，吸收峰发生蓝移，最大吸收峰从421nm移到413nm，517nm和556nm处的肩峰消失，A413/A280为0.168。HBP59蛋白的可见光区圆二色谱比较复杂，正峰出现在420nm, 406nm, 379nm 和364nm; 其摩尔消光系数分别为0.75, 0.94, 0.68 和 0.99;负峰出现在433 nm 和392nm，其摩尔消光系数分别为-1.13 和-0.78。血红素滴定实验结果说明每个HBP59蛋白分子结合了0.1个血红素，但每个蛋白分子具有最大结合1个血红素的能力。这低结合能力与这低比率的比率是非常一致的。该蛋白对温度相对敏感，高于40℃蛋白开始沉淀。上述结果说明HBP59是一个结合具有低自旋和不对称的血红素的蛋白，它在菌体内可能并未扮演贮藏血红素的角色，而是可能参与血红素的运输或附着。 此外，经过结晶条件的大量筛选后获得了ΔnifE Av1和ΔnifH Av1的优质小单晶,并对HBP59的晶体培养进行了初步探索。

乙草胺、甲胺磷及其复合对黑土真菌的生态效应

农药对土壤微生物区系结构和功能的影响以及潜在的生态风险成为人们关注的热点之一。本文以中科院海伦生态站农田黑土作为实验土壤，采用室内模拟的方法，利用传统的（CFU和ergosterol）及分子微生物生态学技术（DGGE，real-time PcR，clolle library）研究了乙草胺、甲胺磷及其复合对黑土真菌的生态效应，并得出以下结果：经8周处理，中、高浓度乙草胺（150和250mgkg-1）对土壤真菌数量、生物量和可培养真菌种群多样性具有长期抑制效应。乙草胺处理8周后可培养真菌和土壤固氮微生物n州基因的种群结构不能得到恢复，而总的真菌结构可基本恢复。甲胺磷对土壤可培养真菌数量和生物量具有促进作用，以高浓度（250mgkg~(-1)）尤为显著。高浓度甲胺磷（25omgkg~(-1)）对nifH基因多样性有长期抑制效应。甲胺磷处理8周后可培养真菌种群结构不可恢复，而总的真菌和n积基因种群结构可部分恢复。两者复合后对真菌数量，生物量，多样性及n担基因多样性的影响无论是促进还是抑制其作用强度都大于单因子。处理8周后可培养真菌、总的真菌和n州基因三者的种群结构均不可恢复。克隆测序分析发现乙草胺、甲胺磷及其复合可明显促进植物致病真菌（colletolrichum；truncatum，Rhizoctonia zeae，Fusarium oxysporum）的生长，同时使土壤中常见的青霉菌数量减少，使农药处理后具有潜在的植物病害爆发的风险。本试验结果表明，乙草胺、甲胺磷及其复合对土壤真菌数量、结构、多样性和功能基因nifH的多样性及其种群组成有不同程度的影响，甚至产生某些不可逆的长期生态效应。复合处理对土壤真菌的影响要大于两个单因子作用，表现了明显的复合生态效应。一般来说受到午扰的真菌种群结构不容易自然恢复，因此建议在施用这两种农药过程中要避免大量、频繁的单独或复合施用。

第二固氮酶系的研究

从四川攀枝花钒铁矿周围的土壤中分离出一株具有较高乙炔还原活性的固氮菌，经鉴定为棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)。在Asby's选择性培养基上产生黄绿色萤光色素，还原乙炔，当培养基中加入lUMN_aVO_3·2H_2O时生长旺盛，产生深绿色萤光，具有较高的乙炔还原作用，实验表明，该菌株含有第二固氮酶，用Tn5对该菌进行接合诱变，获得了大量突变株，但进一步筛选nifH-突变株遇到了困难，可能是由于接合诱变效率太低的原因。用含有克氏肺炎杆菌nifH基因的质粒PPC1201对该菌进行定点整合诱变，得到了29株抗氨苄菁老素的菌株。进一步乙炔还原活性测定表明，其中可能含有14株第一固氮酶nifH基因突变的菌株，10株在第二固氮酶nifH突变的菌株，2株可能在第三固氮酶的nifH-like基因或在三个固氮酶结构基因之处的区域突变的菌株，3株可能在第一、第二固氮酶所共有的基因区域发生突变的菌株。

弗兰克氏菌(Frankia)共生固氮基因研究

选取三株属于不同亲合类群的Frankia代表菌株即 At4（分自色赤杨）、Cc01（分自细枝木麻黄）和 Hr16（分自沙棘），提取了其总DNA，以G－谱宿主粘粒载体, pLAFR1建立了其基因文库，转化了数和重组质粒酶切检查均证明达到理论要求。为克隆 Frankia的共生固氮基因，采用了二种克隆策略，首先是基于固氮酶结构基因 (nifHDK) 在固氮微生物中的普遍保守性，以其为探针筛选文库；其次是基于 Frankia 在侵染和结瘤过程中与根瘤菌的相似性，考察二者结瘤基因的结构相似性和功能互补性。BamHI酶解的 Frankia 总 DNA 与pSA30（肺炎克氏杆菌nifHDK)的杂交表明nifHDK同源片段的大小在不同亲合类群菌株中是不同的：在At4基因组中分布在 3kb、1.9kb和0.8kb 三条杂交带上，在Hr16中分布在 2.1kb 和 1.7kb 二条带上，而在木麻黄类群（包括木麻黄属和异木麻黄属）6个种的内生菌中，均集中分布在一条只有 5.5kb 的 BamHI片段上，这表明此片段可作为木麻黄类群菌株的一个特征性分类指标。用 pBR322 为载体，克隆了Cc01中的5.5kb的nif同源片段(pCc1GX)，与pSA30中的nifH、nifD和nifK基因的杂交表明pCc1GX确实含有了全部的固氮酶结构基因的同源区。以pCc1GX为探针，通过菌落原位杂交，从文库中分离到几个 nif克隆，即：pAt1GX（来自 At4文库），插入片段为 24kbEcoRI片段，含有 1.9kb 的nif同源片段和 0.8kb nif同源片段的大部分；pHr18GX （来自 Hr16 文库），插入片段为二条13kb的EcoRI片段，其中分别含有 2.1 kb 和 1.7 kb 的nif同源片段，以及pHr11-③GX，插入片段的 17kb EcoRI片段。pHr18GX 和pHr11③GX 中插入片段总长约 43kb，根据一般与共生固氮有关的基因成簇存在的特点，这些片段可能含有了很大一部分的 Frankia共生固氮基因。关于Frankia基因组中nifH和nifDK的连锁与分离问题尚无定论，二种情况皆有实证；本工作发现pAt1GX中 1.9kb BamHI nif 同源片段和pHr12GX、pHr17GX、pHr18GX中 2.1kb BamHI nif同源片段与 pPC1201 和 pP1202皆呈阳笥杂交，在木麻黄类群菌株中则 pSA30的同源片段集中在 5.5kb 的 BamHI 片段上，这些结果说明在At4、Hr16和6株木麻黄类群菌中，nifH和nifDk均是连锁的。以豌豆根瘤菌结瘤基因（nodDABC）为探针杂交 BamHI和EcoRI酶解的 Frankia 总DNA，均未发现阳性杂交信号。通过三亲本杂交，将At4文库分组（每组480克隆）并导入nodD缺陷的豌豆根瘤菌结瘤缺陷（nodD－）受体，结果得到一些互补瘤，这些瘤较正常瘤为小，呈白色，显瘤时间较正对照稍迟。分析根瘤内生菌的重组质粒分布和大小后，得到一条“公共”质粒(pAt2GX)，含有约 23kb的EcoRI插入片段，但当将其重新导入一个新的结瘤缺陷受体时，它却不能再度互补受体的致瘤能力。

棕色固氮菌变异菌株DJ54钼铁蛋白的分离纯化及其与FeMoCo模型化合物重组特性的研究

棕色固氮菌不固氮变异菌株DJ54是nifH缺失变突变株，不合成铁蛋和FeMoCo。DJ54钼铁蛋白与FeMoCo重组比活高于UW45钼铁蛋白。四个与UW45钼铁蛋白重组均无生物活性的FeMoCo的模型化合物与DJ45钼铁蛋白重组后有三个具有不同程度的生物活性。由四个模型化合物的结构、重组活性及重组蛋白的CD.MCO谱可知DJ54钼铁蛋白活性中心结合部位可能具有一定的“柔性”，FeMoCo模型化合物活性与两金属簇的配比，Mo原子配位体的类型，Mo原子配位体间的协同效应及其在蛋白质中所处环境和蛋白质的构象有关。

长期有机污水灌溉对土壤固氮细菌种群的影响

固氮细菌是土壤生态系统中十分重要的功能群之一,在土壤氮素循环中发挥着不可替代的作用。本文通过传统培养方法和固氮基因(nifH)PCR-DGGE指纹图谱分析方法,从微生物功能群角度,研究了长期有机污水灌溉对土壤表层和亚表层固氮细菌种群数量和多样性的影响。结果表明,土壤表层固氮细菌数量随土壤污染的增高而不同程度减少,亚表层自生固氮菌数量无明显变化。从DGGE指纹图谱结果来看,对照清洁土壤的固氮细菌种群多样性较丰富,其Shannon指数在表层为2.4674,在亚表层为2.8210,分别高于受有机污水灌溉不同年限的土壤固氮细菌种群shannon指数,且种群的相似程度有所差异,说明种群结构发生了一定的变化。改清灌3a和改清灌30a土壤固氮细菌种群shannon指数分别略有增加,但种群结构并没有得到完全恢复。污水灌溉对土壤固氮细菌种群的影响具有长期的生态效应,是导致土壤生态与结构功能改变的重要因素之一。

Ocorrência de bactérias diazotróficas endofíticas na mandioca (Manihot esculenta Crantz).

Este trabalho teve como objetivo selecionar bactérias endofíticas da mandioca com potencial para a fixação de N2 atmosférico. Foram utilizados isolados bacterianos endofíticos de plantas de mandioca provenientes dos estados de São Paulo, Amazonas e Bahia. No estado de São Paulo as plantas foram coletadas em plantios comerciais nos municípios de Iêpe, Araras e Mogi Guaçu. No estado do Amazonas e da Bahia foram coletadas etnovariedades mantidas pelos índios e pequenos agricultores, nas regiões de Autazes e em Porto Seguro, respectivamente. O potencial para fixação do N2 atmosférico foi avaliado pelo crescimento das bactérias em meio de cultura livre de N, pela atividade de redução do acetileno e pela presença do gene nifH. Espécies bacterianas endofíticas com capacidade para crescer em meio de cultura livre de N foram encontradas nos três estados e foram classificadas dentro do subgrupo das g- Proteobacteria e dos Bacilli. As amplificações por PCR do gene nifH foram realizadas em espécies bacterianas pertencentes às g-Proteobacteria. Baseado no crescimento em meio de cultura livre de nitrogênio e na presença do gene nifH, oito isolados bacterianos obtidos das plantas de mandioca foram selecionados para posteriores testes in planta.

Método molecular para estudos ecológicos de bactérias diazotróficas do gênero Paenibacillus em amostras ambientais.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar um protocolo de PCR específico para a amplificação de espécies de bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Paenibacillus, utilizando-se a estratégia de clonagem e sequenciamento do gene nifH. .

Ocean acidification impacts on nitrogen fixation in the coastal western Mediterranean Sea

The effects of ocean acidification on nitrogen (N2) fixation rates and on the community composition of N2-fixing microbes (diazotrophs) were examined in coastal waters of the North-Western Mediterranean Sea. Nine experimental mesocosm enclosures of ∼50 m3 each were deployed for 20 days during June-July 2012 in the Bay of Calvi, Corsica, France. Three control mesocosms were maintained under ambient conditions of carbonate chemistry. The remainder were manipulated with CO2 saturated seawater to attain target amendments of pCO2 of 550, 650, 750, 850, 1000 and 1250 μatm. Rates of N2 fixation were elevated up to 10 times relative to control rates (2.00 ± 1.21 nmol L-1d-1) when pCO2 concentrations were >1000 μatm and pHT (total scale) < 7.74. Diazotrophic phylotypes commonly found in oligotrophic marine waters, including the Mediterranean, were not present at the onset of the experiment and therefore, the diazotroph community composition was characterised by amplifying partial nifH genes from the mesocosms. The diazotroph community was comprised primarily of cluster III nifH sequences (which include possible anaerobes), and proteobacterial (α and γ) sequences, in addition to small numbers of filamentous (or pseudo-filamentous) cyanobacterial phylotypes. The implication from this study is that there is some potential for elevated N2 fixation rates in the coastal western Mediterranean before the end of this century as a result of increasing ocean acidification. Observations made of variability in the diazotroph community composition could not be correlated with changes in carbon chemistry, which highlights the complexity of the relationship between ocean acidification and these keystone organisms.

The Role of Specific Amino Acids in the Formation of Ternary Complexes in Nitrogenase Regulation in the Photosynthetic Bacterium Rhodobacter capsulatus

L'azote est l'un des éléments les plus essentiels dans le monde pour les êtres vivants, car il est essentiel pour la production des éléments de base de la cellule, les acides aminés, les acides nucléiques et les autres constituants cellulaires. L’atmosphère est composé de 78% d'azote gazeux, une source d'azote inutilisable par la plupart des organismes à l'exception de ceux qui possèdent l’enzyme nitrogénase, tels que les bactéries diazotrophique. Ces micro-organismes sont capables de convertir l'azote atmosphérique en ammoniac (NH3), qui est l'une des sources d'azote les plus préférables. Cette réaction exigeant l’ATP, appelée fixation de l'azote, est catalysée par une enzyme, nitrogénase, qui est l'enzyme la plus importante dans le cycle de l'azote. Certaines protéines sont des régulateurs potentiels de la synthèse de la nitrogénase et de son activité; AmtB, DraT, DraG, les protéines PII, etc.. Dans cette thèse, j'ai effectué diverses expériences afin de mieux comprendre leurs rôles détailés dans Rhodobacter capsulatus. La protéine membranaire AmtB, très répandue chez les archaea, les bactéries et les eucaryotes, est un membre de la famille MEP / Amt / Rh. Les protéines AmtB sont des transporteurs d'ammonium, importateurs d'ammonium externe, et ont également été suggéré d’agir comme des senseurs d'ammonium. Il a été montré que l’AmtB de Rhodobacter capsulatus fonctionne comme un capteur pour détecter la présence d'ammonium externe pour réguler la nitrogénase. La nitrogénase est constituée de deux métalloprotéines nommées MoFe-protéine et Fe-protéine. L'addition d'ammoniaque à une culture R. capsulatus conduit à une série de réactions qui mènent à la désactivation de la nitrogénase, appelé "nitrogénase switch-off". Une réaction critique dans ce processus est l’ajout d’un groupe ADP-ribose à la Fe-protéine par DraT. L'entrée de l'ammoniac dans la cellule à travers le pore AmtB est contrôlée par la séquestration de GlnK. GlnK est une protéine PII et les protéines PII sont des protéines centrales dans la régulation du métabolisme de l'azote. Non seulement la séquestration de GlnK par AmtB est importante dans la régulation nitrogénase, mais la liaison de l'ammonium par AmtB ou de son transport partiel est également nécessaire. Les complexes AmtB-GlnK sont supposés de lier DraG, l’enzyme responsable pour enlever l'ADP-ribose ajouté à la nitrogénase par DraT, ainsi formant un complexe ternaire. Dans cette thèse certains détails du mécanisme de transduction du signal et de transport d'ammonium ont été examinés par la génération et la caractérisation d’un mutant dirigé, RCZC, (D335A). La capacité de ce mutant, ainsi que des mutants construits précédemment, RCIA1 (D338A), RCIA2 (G344C), RCIA3 (H193E) et RCIA4 (W237A), d’effectuer le « switch-off » de la nitrogénase a été mesurée par chromatographie en phase gazeuse. Les résultats ont révélé que tous les résidus d'acides aminés ci-dessus ont un rôle essentiel dans la régulation de la nitrogénase. L’immunobuvardage a également été effectués afin de vérifier la présence de la Fe-protéine l'ADP-ribosylée. D335, D388 et W237 semblent être cruciales pour l’ADP-ribosylation, puisque les mutants RCZC, RCIA1 et RCIA4 n'a pas montré de l’ADP-ribosylation de la Fe-protéine. En outre, même si une légère ADP-ribosylation a été observée pour RCIA2 (G344C), nous le considérons comme un résidu d'acide aminé important dans la régulation de la nitrogénase. D’un autre coté, le mutant RCIA3 (H193E) a montré une ADP-ribosylation de la Fe-protéine après un choc d'ammonium, par conséquent, il ne semble pas jouer un rôle important dans l’ADP-ribosylation. Par ailleurs R. capsulatus possède une deuxième Amt appelé AmtY, qui, contrairement à AmtB, ne semble pas avoir des rôles spécifiques. Afin de découvrir ses fonctionnalités, AmtY a été surexprimée dans une souche d’E. coli manquant l’AmtB (GT1001 pRSG1) (réalisée précédemment par d'autres membres du laboratoire) et la formation des complexes AmtY-GlnK en réponse à l'addition d’ammoniac a été examinée. Il a été montré que même si AmtY est en mesure de transporter l'ammoniac lorsqu'il est exprimé dans E. coli, elle ne peut pass’ associer à GlnK en réponse à NH4 +.

Rôle de l’azote dans la structure et la fonction des communautés de cyanobactéries toxiques

Dans cette étude de trois lacs sujets aux efflorescences de cyanobactéries, nous avons examiné la diversité des bactéries diazotrophes et des cyanobactéries toxiques. Nous avons tenté de définir les facteurs environnementaux influençant la composition des communautés phytoplanctoniques, la concentration ainsi que la composition des microcystines (MCs). Nous avons émis l’hypothèse que l’azote jouerait un rôle majeur dans le façonnement des communautés cyanobactériennes et influencerait la concentration et composition des MCs. Des concentrations de cette toxine ainsi que le gène mcyE codant pour l’enzyme microcystine synthétase ont été détectés à chaque échantillonnage dans tous les lacs. L’azote, particulièrement sous sa forme organique dissoute (AOD) ainsi que la température de l’eau étaient les facteurs environnementaux expliquant le mieux les concentrations des MCs, tandis que la biomasse de Microcystis spp. était globalement le meilleur prédicteur. Le gène nifH codant pour l’enzyme nitrogénase (fixation d’azote) a aussi été détecté dans chaque échantillon. Malgré les concentrations faibles en azote inorganique dissous (AID) et les densités importantes d’hétérocystes, aucun transcrits du gène n’a été détecté par réverse-transcription (RT-PCR), indiquant que la fixation d’azote n’avait pas lieu à des niveaux détectables au moment de l’échantillonnage. De plus, le pyroséquençage révèle que les séquences des gènes nifH et mcyE correspondaient à différents taxons, donc que les cyanobactéries n’avaient pas la capacité d’effectuer les deux fonctions simultanément.

Diversity, phylogeny and distribution of bean rhizobia in salt-affected soils of North-West Morocco

Different molecular methods: BOX-PCR fingerprinting, R-FLP-PCR and sequencing of the 16S rDNA as well as the symbiotic genes nodC and nifH, were used to study the genetic diversity within a collection of nodulating bean rhizobia isolated from five soils of North-West Morocco. BOX fingerprints analysis of 241 isolates revealed 19 different BOX profiles. According to the PFLP-PCR and sequencing of 16S rDNA carried out on 45 representative isolates, 5 genotypes were obtained corresponding to the species Rhizobium etli, R. tropici, R. gallicum, R. leguminosarum and Sinorhizobium meliloti. The most abundant species were R. etli and R. tropici (61% and 24%, respectively). A high intraspecific diversity was observed among the R. etli isolates, while the R. tropici group was homogeneous. Most of the rhizobia studied belong to species known to nodulate common bean, while 2 species were unconventional microsymbionts: R. leguminosarum biovar viciae and S. meliloti. Our results, especially the nodulation promiscuity of common bean and the relation between the predominance of some species of rhizobia in particular soils and the salt content of these soils, indicate that there is a real need for a better understanding of the distribution of common bean rhizobia species in the soils of Morocco before any inoculation attempt.