[发明专利]高产IAA绿色木霉工程菌株及其构建方法与应用

说明书

本发明提供高产IAA绿色木霉工程菌株及其构建方法与应用，属于微生物技术领域。本发明从绿色木霉(Trichoderma viride)Tv‑1511基因组中鉴定出分别编码色氨酸合成酶和色氨酸脱羧酶的编码基因，并成功构建了TvTRPS和/或TvTDC过表达的绿色木霉工程菌(TvTRPS‑OE、TvTDC‑OE和TvTRPS/TDC‑OE)，经试验证明，所构建的三种绿色木霉工程菌与原始木霉菌株相比，其生产IAA的能力显著增强，同时具有更强的抗逆和植物促生能力，能够促进木霉菌在农业生产中的应用，因此具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及高产IAA绿色木霉工程菌株及其构建方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

化肥的滥用导致环境污染问题趋于严重，农药和化肥的残留，向环境释放大量有害物质，污染土壤、水源和食品，对人类健康及生存环境构成极大威胁，因此研制出能够降低化肥用量，符合农业可持续发展的新型肥料十分必要。植物和植物根际土壤存在大量促生菌可使土壤无效营养有效化加强养分利用率，并可产生利于植物生长的代谢产物。

吲哚乙酸(indole-3-acetic acid，简称IAA)是产生调节植物生长素的信号物质，也是在植物体内普遍存在的生长素物质。它对植物最明显的作用是促进细胞生长，使细胞的体积和重量增加，还具有促进细胞分裂和分化，调节生根等生理功能。

自1977年科学家发现巴西固氮螺菌能合成IAA后，更多研究发现，土壤中约50％以上的细菌可以产生IAA。

木霉(Trichoderma spp.)是一类重要的多功能丝状真菌，是农业生产中重要的生防菌株和植物促生菌株。木霉代谢产物中含有多种植物生长激素，如：细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)等，它们可调控植株的很多代谢过程。

国内外一些实验都证实了木霉菌可通过产生吲哚乙酸(IAA)来促进植株生长。绿木霉(T.virens)代谢产生的吲哚乙酸(IAA)，使拟南芥的鲜重增加了62％。另外，从康氏木霉(T.koningii)及哈茨木霉(T.harzianum)的代谢物中分离纯化出来的类植物生长素6-PP(6-n-penty l-6H-py ran-2-one)也能促进小麦胚芽鞘、油菜及番茄幼苗的生长。

IAA的生物合成主要通过色氨酸依赖型的途径，依据IAA合成的中间产物不同，划分成4条支路:吲哚乙醛肟途径、吲哚丙酮酸途径、色胺途径和吲哚乙酰胺途径。近年来，很多与生长素合成相关的重要催化酶系和关键调控基因都被鉴定和克隆。其中色氨酸脱羧酶(L-Tryptophan decarboxylase，TDC)是色胺途径中重要的催化酶之一。

同时，作为IAA合成的重要前体，色氨酸的合成和含量也是影响IAA产生的关键因素。经分支酸合成色氨酸的代谢途径包含五步反应，由多种催化酶的参与。其中催化最后一步合成的色氨酸合成酶(tryptophan synthase，TRPS)，是异四聚体结构，由trpA和trpB基因编码的alpha亚基和beta亚基组成。在色氨酸代谢工程育种中，色氨酸合成酶是影响色氨酸产率的重要限速酶之一。

利用基因组分析和基因工程技术，调控木霉中重要代谢产物的表达是提高木霉抗逆性、促生能力的有效途径。构建筛选具有高效产生IAA的木霉工程菌株可为促生生物肥料的研发等提供出发菌株，对促进木霉菌在农业生产中的应用具有重要意义。

发明内容