Bacteria exhibiting 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase activity, which inhibits the biosynthesis of ethylene in higher plants, promote plant growth through the degradation of ethylene precursors, such as ACC. ACC deaminase activity in Bradyrhizobium sp. SUTN9-2 was enhanced by genetic engineering and adaptive laboratory evolution (ALE)-based methods. The transferal of a plasmid containing the acdR and acdS genes into SUTN9-2 was genetic engineering improved, while the ALE method was performed based on the accumulation of an adaptive bacterial population that continuously grew under specified growth conditions for a long time. ACC deaminase enzyme activity was 8.9–fold higher in SUTN9-2:pMG103::acdRS and 1.4–fold higher in SUTN9-2 (ACCDadap) than in the wild-type strain. The effects of increased activity were examined in the host plant (Vigna radiata (L.) R.Wilczek SUT1). The improved strains enhanced nodulation in early stage of plant growth. SUTN9-2:pMG103::acdRS also maintained nitrogen fixation under water deficit conditions and increased the plant biomass after rehydration. Changes in nucleotides and amino acids in the AcdS protein of SUTN9-2 (ACCDadap) were then investigated. Some nucleotides predicted to be located in the ACC-binding site were mutated. These mutations may have increased ACC deaminase activity, which enhanced both symbiotic interactions and drought tolerance and promoted recovery after rehydration more than lower ACC deaminase activity. Adaptive evolution represents a promising strategy for further applications in the field.

中文翻译：

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增加 1-氨基环丙烷-1-羧酸盐 (ACC) 脱氨酶活性对Bradyrhizobium sp. 的影响。缺水条件下绿豆共生的SUTN9-2

具有 1-氨基环丙烷-1-羧酸 (ACC) 脱氨酶活性的细菌会抑制高等植物中乙烯的生物合成，通过降解乙烯前体（如 ACC）促进植物生长。Bradyrhizobium sp.中的ACC脱氨酶活性。SUTN9-2 通过基因工程和基于适应性实验室进化 (ALE) 的方法得到增强。将含有 acdR 和 acdS 基因的质粒转移到 SUTN9-2 中得到了基因工程的改进，而 ALE 方法是基于在特定生长条件下长时间连续生长的适应性细菌种群的积累而进行的。与野生型菌株相比，SUTN9-2:pMG103::acdRS 中的 ACC 脱氨酶活性高 8.9 倍，SUTN9-2 (ACCDadap) 中的 ACC 脱氨酶活性高 1.4 倍。在宿主植物 (Vigna radiata (L.) R.Wilczek SUT1) 中检查了活性增加的影响。改良的菌株在植物生长的早期增强了结瘤。SUTN9-2:pMG103::acdRS 还在缺水条件下保持固氮，并在补水后增加植物生物量。然后研究了 SUTN9-2 (ACCDadap) 的 AcdS 蛋白中核苷酸和氨基酸的变化。一些预测位于 ACC 结合位点的核苷酸发生了突变。这些突变可能增加了 ACC 脱氨酶活性，这增强了共生相互作用和耐旱性，并比降低 ACC 脱氨酶活性更能促进补液后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。改良的菌株在植物生长的早期增强了结瘤。SUTN9-2:pMG103::acdRS 还在缺水条件下保持固氮，并在补水后增加植物生物量。然后研究了 SUTN9-2 (ACCDadap) 的 AcdS 蛋白中核苷酸和氨基酸的变化。一些预测位于 ACC 结合位点的核苷酸发生了突变。这些突变可能增加了 ACC 脱氨酶活性，这增强了共生相互作用和耐旱性，并比降低 ACC 脱氨酶活性更能促进补液后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。改良的菌株在植物生长的早期增强了结瘤。SUTN9-2:pMG103::acdRS 还在缺水条件下保持固氮，并在补水后增加植物生物量。然后研究了 SUTN9-2 (ACCDadap) 的 AcdS 蛋白中核苷酸和氨基酸的变化。一些预测位于 ACC 结合位点的核苷酸发生了突变。这些突变可能增加了 ACC 脱氨酶活性，这增强了共生相互作用和耐旱性，并比降低 ACC 脱氨酶活性更能促进补液后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。acdRS 还在缺水条件下保持固氮，并在再水化后增加植物生物量。然后研究了 SUTN9-2 (ACCDadap) 的 AcdS 蛋白中核苷酸和氨基酸的变化。一些预测位于 ACC 结合位点的核苷酸发生了突变。这些突变可能增加了 ACC 脱氨酶活性，这增强了共生相互作用和耐旱性，并比降低 ACC 脱氨酶活性更能促进补液后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。acdRS 还在缺水条件下保持固氮，并在再水化后增加植物生物量。然后研究了 SUTN9-2 (ACCDadap) 的 AcdS 蛋白中核苷酸和氨基酸的变化。一些预测位于 ACC 结合位点的核苷酸发生了突变。这些突变可能增加了 ACC 脱氨酶活性，这增强了共生相互作用和耐旱性，并比降低 ACC 脱氨酶活性更能促进补液后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。与降低 ACC 脱氨酶活性相比，这增强了共生相互作用和耐旱性，并促进了再水化后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。与降低 ACC 脱氨酶活性相比，这增强了共生相互作用和耐旱性，并促进了再水化后的恢复。自适应进化代表了该领域进一步应用的有前途的策略。