International Journal of Molecular Sciences ( IF=5.923 ) 2021-08-16

厄瓜多尔生物科学与工程学院 Marco Larrea-Álvarez课题组

真核生物如植物不能直接利用氮气作为氮元素的来源，而是依赖于通过固氮原核生物将其生物转化为铵，或由化学合成的硝酸盐肥料供应。具有固定氮气能力的基因工程作物的想法由来已久，人们一直在讨论引入细菌固氮酶的策略。然而，活性固氮酶的表达必须克服几个主要挑战：多个基因的协调表达以组装包含几种不同金属簇辅助因子的酶复合物；为酶提供足够的ATP 和还原剂；酶对氧气的敏感性；和细胞内铵的积累。植物细胞的叶绿体是固氮酶表达的一个理想的位置，但在大多数作物物种中改造细胞器的基因组尚不可行。然而，单细胞绿藻莱茵衣藻的叶绿体是易于遗传操作的光合真核生物的简单模型。在这篇综述中，讨论了这种微藻作为生产这种复杂多亚基酶的试验平台的主要优点和局限性。此外，他们提出叶绿体固氮酶需要最少六个转基因，并且他们证明了高柠檬酸合酶 NifV 在有氧条件下的稳定表达和积累。对莱茵衣藻的进一步研究旨在测试完整基因组的表达和功能，将为未来共同努力创造固氮作物奠定基础。

原文及链接：The Chloroplast of Chlamydomonas reinhardtii as a Testbed for Engineering Nitrogen Fixation into Plants

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8395883/