固氮基因的结构与调节

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由中国科学院上海植物生理研究所沈善炯、朱家璧等研究。

其主要工作如下：以克氏肺炎球菌(Klebsiella pneumoniae)为材料，研究固氮(nif)基因组的精细结构，证明nif基因在染色体上不存在分割区，矫正了国外的报道。根据NIF－突变型间的互补试验，确定至少有14个nif基因，构成8个操纵子。从DNA顺序分析发现，在nifJ上游有一个反向编码顺序(ORF)，它的启动子还具备nif启动子的结构特性，同样受调节基因nifA的激活。

这个发现引起国际上对nifJ启动的问题提出不同解释。在研究nif基因的调节中，首先应用nif基因融合，在大肠杆菌(E．coli)中建立试验模式，证实nifA的正控制作用，现各国都相继应用。在研究，O₂和温度对nif基因的调节机理上发现：(1)组成型nifA可以矫正因gln－突变造成的NIF－表型，同时使nif基因在下呈组成型表达，说明的阻遏通过nifA；(2)氧对由ntrC激活的nifH启动子突变型无阻遏作用，说明氧的阻遏是由于nifL的产物使nifA的产物失活；(3)从nifL启动子对氧的敏感性，指出氧对nif基因的双层次调节假说；(4)从阴沟杆菌(Enterolacter cloacae)nifA的研究再次证明温度的调节在于对nifA的作用。

总结这些结果，提出迄今较完整的以nifA为中心的固氮基因表达的调节模式。在这个模式基础上与日本国立遗传研究所合作，对水稻根际固氮细菌进行遗传操作试验，获得初步成效。

应用定位突变，说明nifH启动子区保守性顺序的碱基变化将影响nifA或ntrC产物的激活性。保守性顺序碱基对的置换，可以把nifA依赖型改变为ntrC依赖型。这些研究成果曾被国际上公认为处于世界领先地位。该项研究曾获1987年国家自然科学二等奖。