固氮微生物基因组学、分子微生物学及基因工程

长期从事生物固氮研究，以分离自我国南方水稻根际土壤的联合固氮菌株——施氏假单胞菌A1501为对象，系统开展了基因组学及固氮基因网络调控机制研究，取得重要研究进展，其中2008年和2016年先后有2项工作发表在美国科学院院刊（PNAS）。包括：1）全基因组水平解析了A1501菌生物固氮及根际适应的分子基础；2）转录组分析鉴定了多个具有调控功能的非编码RNA，首次实验证实nfiS可通过与固氮酶结构基因nifK的mRNA直接互作影响固氮酶活性调节，代表了一种全新的固氮调控机制；此外，系统研究了A1501菌碳代谢调控系统CbrAB-CrcZ-Crc与氮代谢调控系统AmtB-GlnK-NtrBC之间的偶联调控机制，揭示了该模式中RNA结合蛋白Crc与非编码RNA CrcZ和CrcY之间分子互作及动态平衡的核心作用；采用基因工程技术重构施氏假单胞菌代谢网络，获得了高效固氮、泌铵的功能菌株，与企业合作开发环境友好、节肥高效的新型菌肥产品并应用于农业生产（获发明专利3项，联合申请微生物菌肥登记证1项）。2016年入选中国农业科学院“科研英才培育工程”院级人选。

先后主持国家级科研项目10余项，其中国家重点研发计划课题、国家973课题、863课题各1项，国家自然科学基金5项；发表学术论文70多篇，其中SCI收录40余篇；获国家发明专利授权10余项；参编外文专著2本，由Wiley-Blackwell出版，中文专著3本；在国际固氮会议、欧洲固氮会议、亚洲植物-微生物共生及固氮会议等国际学术会议大会报告8次；培养（含联合）研究生10余人。

①国家重点研发计划课题（批准号2019YFA0904702）：高效联合固氮体系的智能设计与系统优化。时间2020.1-2024.12；主持

②国家重点基础研究发展计划（973计划）(批准号2010CB126504)：联合固氮菌固氮基因网络调控与酶催化分子机理。时间2010.1-2014.8；主持

③国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号2010AA10A203)：根际固氮微生物功能基因组。时间2010.1-2010.11；主持

④国家自然科学基金 (批准号31770067)：施氏假单胞菌铁吸收调节蛋白Fur调控固氮基因表达的分子机制。时间2018.1-2021.12；主持

⑤国家自然科学基金 (批准号31470174)：施氏假单胞菌非编码RNA nfiS参与固氮基因表达调控的分子机制。时间2015.1-2018.12；主持

⑥国家自然科学基金 (批准号31170081)：施氏假单胞菌氮代谢基因簇glnD-map调节固氮基因表达的分子机理。时间2012.1-2015.12；主持

⑦国家自然科学基金 (批准号30970093)：固氮斯氏假单胞菌的氮信号传导与调控网络研究。时间2010.1-2012.12；主持

⑧国家自然科学基金（批准号30800022）：斯氏假单胞菌“固氮岛”的水平转移与固氮特性分析。时间2009.1-2011.12；主持

主要专利：

①国家发明专利：rsmA基因在植物根表定殖和促生方面的应用。授权号：ZL201310593220.5。第一发明人

②国家发明专利：一种抗氧化及耐高盐胁迫的人工合成sRNA及其用途。申请号：ZL201510007581.6。第一发明人

③国家发明专利：一种维持菌株高效固氮能力的基因。授权号：ZL201510296702.3。第一发明人

④国家发明专利：特异响应逆境信号的nfiS基因的用途及其使用方法。授权号：ZL201410262604.3。第一发明人

⑤国家发明专利：一种可增强固氮菌泌铵能力的基因。授权号：ZL201310459866.4。第三发明人

1) Yan Y#, Yang J#, Dou Y, Chen M, Ping S, Peng J, Lu W, Zhang W, Yao Z, Li H, Liu W, He S, Geng L, Zhang X, Yang F, Yu H, Zhan Y, Li D, Lin Z, Wang Y, Elmerich C, Lin M*, Jin Q*. Nitrogen fixation island and rhizosphere competence traits in the genome of the root-associated Pseudomonas stutzeri A1501. PNAS. 2008,105 (21): 7564-7569（共同第一作者）

2) Zhan Y#, Yan Y#, Deng Z, Chen M, Lu W, Lu C, Shang L, Yang Z, Zhang W, Wang W, Li Y, Ke Q, Lu J, Xu Y, Zhang L, Xie Z, Cheng Q, Elmerich C, Lin M*. The novel regulatory ncRNA, NfiS, optimizes nitrogen fixation via base pairing with the nitrogenase gene nifK mRNA in Pseudomonas stutzeri A1501. PNAS. 2016,113(30), E4348-4356（共同第一作者）

3) Yan Y#, Ping S#, Peng J, Han Y, Li L, Yang J, Dou Y, Li Y, Fan H, Fan Y, Li D, Zhan Y, Chen M, Lu W, Zhang W, Cheng Q, Jin Q, Lin M*. Global transcriptional analysis of nitrogen fixation and ammonium repression in root-associated Pseudomonas stutzeri A1501. BMC genomics. 2010, 11:11（共同第一作者）

4) Li D#, Yan Y#, Ping S, Chen M, Zhang W, Li L, Lin W, Geng L, Liu W, Lu W, Lin M*. Genome-wide investigation and functional characterization of the beta-ketoadipate pathway in the nitrogen-fixing and root-associated bacterium Pseudomonas stutzeri A1501. BMC Microbiol. 2010, 10:36 (共同第一作者)

5) Yu H, M Yuan, W Lu, J Yang, S Dai, Q Li, Z Yang, J Dong, L Sun, Z Deng, W. Zhang, M Chen, S Ping, Y Han, Y Zhan, Yan Y*, Q Jin*, and M. Lin*. Complete genome sequence of the nitrogen-fixing and rhizosphere-associated bacterium Pseudomonas stutzeri strain DSM4166. J Bacteriol. 2011. 193:3422-3. (共同通讯作者)

6) Zhan Y#, Yan Y#, Zhang W, Chen M, Lu W, Ping S, Lin M*. Comparative analysis of the complete genome of an Acinetobacter calcoaceticus strain adapted to a phenol-polluted environment. Res Microbiol. 2012. 163(3):36-43 (共同第一作者)

7) Zhang T#, Yan Y#, He S, Ping S, Alam KM, Han Y, Liu X, Lu W, Zhang W, Chen M, Xiang W, Wang X, Lin M*. Involvement of the ammonium transporter AmtB in nitrogenase regulation and ammonium excretion in Pseudomonas stutzeri A1501. Res Microbiol. 2012. 163(5):332-9 (共同第一作者)

8) Zhan Y#, Yan Y#, Zhang W, Yu H, Chen M, Lu W, Ping S, Peng Z, Yuan M, Zhou Z, Elmerich C, Lin M*. Genome sequence of Acinetobacter calcoaceticus PHEA-2, isolated from industry wastewater. J Bacteriol. 2011, 193 (10): 2672-73 （共同第一作者）

9) Han Y, Lu N, Chen Q, Zhan Y, Liu W, Lu W, Zhu B, Lin M, Yang Z, Yan Y*. Interspecies transfer and regulation of the Pseudomonas stutzeri A1501 nitrogen fixation island in Escherichia coli. J Microbiol Biotechnol. (2015), 25(8), 1339–1348（通讯作者）

10) Han Y, Wang R, Yang Z, Zhan Y, Ma Y, Ping S, Zhang L, Lin M, Yan Y*. 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase from Pseudomonas stutzeri A1501 facilitates the growth of rice in the presence of salt or heavy metals. J Microbiol Biotechnol. 2015, 25(7): 1119-1128 (通讯作者)

11) Gomaa AE, Deng Z, Yang Z, Shang L, Zhan Y, Lu W, Lin M, Yan Y*. High-frequency targeted mutagenesis in Pseudomonas stutzeri using a vector-free allele exchange protocol. J Microbiol Biotechnol. 2017, 27(2):335-341 (通讯作者)

12) Gomaa AE, Zhang C, Yang Z, Shang L, Jiang S, Deng Z, Zhan Y, Lu W, Lin M, Yan Y*. An enhanced vector-free allele exchange (VFAE) mutagenesis protocol for genome editing in a wide range of bacterial species. AMB Express. 2017, 7(1):125. (通讯作者)

13)Zhimin Yang, Yunlei Han,Yao Ma, Qinghua Chen, Yuhua Zhan, Wei Lu, Li Cai, Mingsheng Hou, Sanfeng Chen, Yongliang Yan* & Min Lin*. Global investigation of an engineered nitrogen-fixing Escherichia coli strain reveals regulatory coupling between host and heterologous nitrogen-fixation genes. Scientific Reports.2018, 8:10928 (共同通讯)

14)Yuhua Zhan, Zhiping Deng, Yongliang Yan, Hongyang Zhang, Chao Lu, Zhimin Yang, Liguo Shang, Yi Huang, Fanyang Lv, Yaqun Liu, Yichao Liu, Shanshan Wang, Sanfeng Chen, Xue-Xian Zhang, Qi Cheng*, Min Lin*.NfiR, a new regulatory noncoding RNA (ncRNA), is required in concert with the NfiS ncRNA for optimal expression of nitrogenase genes in Pseudomonas stutzeri A1501.Applied and Environmental Microbiology. 2019, 85(14): e00762-19

15)Hongyang Zhang, Yuhua Zhan, Yongliang Yan, Yichao Liu, Guihua Hu, Shanshan Wang, Hua Yang, Xuemeng Qiu, Yaqun Liu, Jiang Li, Wei Lu, Claudine Elmerich, Min Lin*.The Pseudomonas stutzeri-specific regulatory ncRNA, NfiS, targets the katB mRNA encoding a catalase essential for optimal oxidative resistance and nitrogenase activity. Journal of Bacteriology. 2019，201(19):1-16

16)Guihua Hu, Tao Hu, Yuhua Zhan, Wei Lu, Min Lin, Yunhong Huang*,Yongliang Yan*. NfiS, a species‑specific regulatory noncoding RNA of Pseudomonas stutzeri, enhances oxidative stress tolerance in Escherichia coli. AMB Express. 2019, 9:156 (共同通讯)

17)Yaqun Liu, Liguo Shang, Yuhua Zhan, Min Lin, Zhu Liu*, Yongliang Yan*. Genome-wide analysis of sugar transporters identifies the gtsA gene for glucose transportation in Pseudomonas stutzeri A1501. Microorganisms. 2020, 8, 592 (共同通讯)