Получение штаммов клубеньковых бактерий с изменённой регуляцией генов нитрогеназного комплекса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.07, кандидат наук Гуменко Роман Сергеевич

• Гуменко Роман Сергеевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Гуменко Роман Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Азотфиксирующие бактерии

1.1.1. Свободноживущие микроорганизмы-азотфиксаторы

1.1.2. Клубеньковые бактерии

1.2. Нитрогеназный комплекс и его роль в азотфиксации

1.2.1. Строение и особенности функционирования нитрогеназы

1.2.2. Гены нитрогеназного комплекса (ш/-гены)

1.3. Регуляция азотфиксации

1.3.1. Генетическая регуляция азотфиксации

1.3.2. Посттранскрипционная и посттрансляционная регуляция азотфиксации

1.4. ВекторрЗЕ658 и особенности промотора Рт 39 Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования, бактериальные штаммы и векторы

2.2. Методы исследований

2.2.1. Создание рекомбинантных плазмид

2.2.2. Выделение чистых культур клубеньковых бактерий и их культивирование на питательных средах

2.2.3. Хранение штаммов ризобий

2.2.4. Выделение и очистка ДНК ризобий

2.2.5. Выделение и очистка плазмидной ДНК

2.2.6. Полимеразная цепная реакция 47 2.2.7.Олигонуклеотидные праймеры, использованные при проведении ПЦР

2.2.8. Расщепление ДНК рестрикционными эндонуклеазами

2.2.9. Аналитический гель-электрофорез ДНК

2.2.10. Обработка ДНК щелочной фосфатазой и

полинуклеотидкиназой фага Т4

2.2.11. Лигирование nifA-генов с плазмидной ДНК

2.2.12. Подготовка химически компетентных клеток E. coli sp

2.2.13. Трансформация компетентных клеток E. coli sp. плазмидной ДНК

2.2.14. Секвенирование ДНК на автоматическом секвенаторе

2.2.15. Подготовка электрокомпетентных клеток клубеньковых бактерий

2.2.16. Электропорация компетентных клеток ризобий

2.2.17. Выделение и очистка РНК рекомбинантных клубеньковых бактерий

2.2.18. Реакция обратной транскрипции

2.2.19. Выделение и анализ белков из клеток клубеньковых бактерий

2.2.20. Определение числа КОЕ бактерий 58 2.2.21 . Подбор концентрации индуктора для активации промотора

Pm

2.2.22. Определение нитрогеназной активности бактерий

2.2.23. Определение содержания обменного аммония почвы по методу ЦИНАО

2.2.24. Определение нитратов ионометрическим методом

2.2.25. Инокуляция семян растений рекомбинантными штаммами ризобий

2.3. Статистическая и биоинформатическая обработка данных

2.4. Реактивы и материалы

2.5. Составы использованных стандартных водных растворов 66 Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Выбор объектов исследования

3.2. Создание генно-инженерных конструкций с геном nifA и

получение рекомбинантных штаммов ризобий

3.3. Анализ нитрогеназной активности рекомбинантных штаммов бактерий

3.4. Оценка ростостимулирующей активности рекомбинантных штаммов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

а.м.к. - аминокислота

ДДС-натрия - додецилсульфат натрия

ОТ-ПЦР - полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией

п.н. - пара нуклеотидов

ПЦР - полимеразная цепная реакция

ПЭГ - полиэтиленгликоль

т.о. - тысяч оборотов

т.п.н. - тысяча пар нуклеотидов

ТАЕ - трис-ацетатный буфер

Тг - тераграмм

ТЕ - трис-ЭДТА буфер

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота 2-OG - 2-оксоглутаровая кислота Am - антибиотик ампициллин

ARN-повторы - специфическая нуклеотидная последовательность, где

A представляет собой адениновый нуклеотид, R - пуриновый

нуклеотид, а N - любой нуклеотид

DTCS - Dye Terminator Cycle Sequencing

GAF-домен - элемент третичной структуры белка

Gm - антибиотик гентамицин

LB-среда - среда Лурия-Бертрани

NEB - фирма «New England Biolabs»

PAS-домен - элемент третичной структуры белка

PGPR - plant growth promoting Rhizobacteria

RLK - receptor-like kinases

UTase/UR - фермент уридилтрансфераза

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы и степень её разработанности.

Усвоение молекулярного азота воздуха является одним из важнейших биологических процессов, от которого во многом зависит жизнь на нашей планете. Наиболее эффективными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии (ризобии) в симбиозе только с бобовыми растениями (за некоторым исключением). Данные микроорганизмы характеризуются высокой пластичностью генома, рекомбинационной активностью и активной вовлеченностью в процессы горизонтального обмена генами. Наиболее интенсивно в горизонтальном переносе генов (ГПГ) участвуют симбиотические nif fix, nod гены. Основным способом горизонтального переноса генов у ризобий является конъюгация (Проворов, 2012). Из-за того, что данный процесс часто прерывается, в клетку не всегда успевают попасть все гены необходимые для детерминации азотфиксации и бактерия недостающие гены, теоретически, может добрать в следующем раунде конъюгации. Поскольку в этом процессе могут участвовать не только представители одного вида, но и микроорганизмы разных таксонов, то это приводит перекомбинации nf-генов разных бактерий, что является элементом комбинативного эволюционного процесса (Kim, 1996; Remigi et al., 2016; Zheng et al., 2017). Известно, что гены коровых белков нитрогеназы организованы в один оперон и наследуются преимущественно вместе, чего нельзя сказать о генах вспомогательных белков азотфиксации, образующих у многих азотфиксирующих бактерий отдельные опероны. Особенно это характерно для клубеньковых бактерий, у которых наблюдается разобщенность nif-генов по разным оперонам (Boyd et al., 2015). С этой точки зрения данные микроорганизмы являются удобным объектом для исследования комбинативной эволюции азотфиксации у бактерий. К одному из наименее сцепленных с генами коровых белков, но, тем не менее, являющимся неотъемлемой частью нитрогеназной системы ризобий,

относится ген nifA, кодирующий регуляторный белок NifA, от которого зависит запуск всей нитрогеназной системы микроорганизмов. Данный белок, являясь энхансерным элементом, приводит к запуску экспресии всех генов, участвующих в процессе азотфиксации и является конечным звеном в сигнальном каскаде активации генов нитрогеназного комплекса (Aguilar et al., 1987; Paustain et al., 1989).

У симбиотических азотфиксаторов в свободноживущем состоянии при избытке кислорода ген nifA находится в репрессированном состоянии. В результате этого не происходит экспрессия генов нитрогеназного комплекса (Dixon, 2004) и наработка белков нитрогеназы. Поэтому ex planta клубеньковые бактерии не проявляют азотфиксирующей активности. Но на сегодняшний день существуют работы по активации генов нитрогеназного комплекса у свободноживущих азотфиксаторов за счет изменения регуляции экспрессии гена nifA (Buchanan-Wollaston, 1984). Известно, что конститутивная экспрессия данного гена у несимбиотических азотфиксаторов приводит к увеличению интенсивности азотфиксации (Kennedy, 1983; Kim, 1989), а также появлению нитрогеназной активности при избытке соединений азота в среде (An et al., 2007). В настоящей работе нами оценена возможность индукции нитрогеназной активности у ризобий в свободноживущем состоянии при искусственной активации экспрессии гена nifA. Благодаря такой способности можно будет использовать ген nifA клубеньковых бактерий в качестве удобного маркера при изучении функциональности гетерологичных комбинаций nif-генов, поскольку данный ген также: 1 - является неотъемлемой частью азотфиксирующего аппарата всех ризобий; 2 - не имеет жесткой сцепленности с генами коровых белков нитрогеназы (Boyd et al., 2015). Поэтому по появлению нитрогеназной активности у клубеньковых бактерий ex planta при искусственной активации nifA гена можно будет судить о его функциональности в гетерологичной системе nif-генов.

Кроме того, возможность активации азотфиксации ризобий в сапрофитном состоянии может иметь и практическое применение. Показано, что некоторые штаммы ризобий могут выступать в качестве PGPR (от plant growth-promoting Rhizobacteria - ризобактерии, способствующие росту растений) при ассоциативном взаимодействии с растениями. Придание им способности фиксировать азот ex planta может значительно увеличить их ростостимулирующие свойства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение штаммов клубеньковых бактерий с изменённой регуляцией генов нитрогеназного комплекса»

Цель работы

Исследование возможности активации генов нитрогеназного комплекса клубеньковых бактерий путем модификации регуляции гена nifA.

Задачи исследования

1. Создать генно-инженерные конструкции с генами nifA родов Rhizobium, Mesorhizobium, Ensifer под управлением прокариотического промотора;

2. Получить рекомбинантные варианты штаммов клубеньковых бактерий родов Rhizobium, Mesorhizobium, Ensifer;

3. Провести оценку нитрогеназной активности у рекомбинантных штаммов при различных условиях культивирования;

4. Оценить ростостимулирующее влияние полученных рекомбинантных штаммов.

Научная новизна работы

Выявлено появление способности у клубеньковых бактерий, относящихся к родам Rhizobium, Mesorhizobium, Ensifer, фиксировать азот в свободноживущем состоянии при искусственной экспрессии дополнительной копии гена регуляторного белка NifA в их клетках. При этом нитрогеназная активность у исследованных рекомбинантных ризобий имеет достоверно детектируемый уровень. В то же время, клубеньковые бактерии Ensifer, имеющие дополнительную копию гена nifA под управлением промотора Pm, показали способность к фиксации азота на значительном уровне.

Практическая значимость работы

Получение штаммов клубеньковых бактерий с искусственной регуляцией азотфиксирующей активности, которые способны в несколько раз больше фиксировать азот ex planta по сравнению со свободноживущими азотфиксаторами, будет иметь важное практическое значение для растениеводства. Поскольку известно, что некоторые штаммы ризобий активно образуют ассоциативные симбиозы и с небобовыми растениями, то подобные бактерии, в составе биоудобрений, будут способны повышать урожайность растений за счет обеспечения их доступным азотом.

Методология и методы исследования Методология исследования основывается на использовании системного подхода с применением методов молекулярной биологии, статистики, а также на анализе данных отечественной и зарубежной литературы. Основные методы исследования включали: выделение тотальной и плазмидной ДНК бактерий, подбор нуклеотидных последовательностей и химический синтез праймеров, полимеразную цепную реакцию, электрофоретическое разделение продуктов ПЦР в агарозных гелях, молекулярное клонирование и секвенирование по Сэнгеру, вестерн-блот анализ белков, определение азотфиксирующей активности бактерий методом газовой хроматографии, определение содержания нитратов и аммония ионометрическим методом и методом ЦИНАО с использованием современного оборудования.

Основные положения, выносимые на защиту

1) У клубеньковых бактерий, относящихся к родам Rhizobium, Mesorhizobium, Ensifer, можно индуцировать азотфиксирующую активность в свободноживущем состоянии путем трансформации в них экспрессионной конструкции с дополнительной копией гена nifA;

2) Уровень нитрогеназной активности рекомбинантных бактерий имеет непрямую зависимость от уровня экспрессии гена nifA.

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключается в планировании и проведении экспериментов, обработке и анализе полученных данных, подготовке публикаций.

Степень достоверности

Достоверность полученных данных подтверждается

воспроизводимостью и многочисленностью проведённых экспериментов, а также наличием положительных и отрицательных контролей.

Конкурсная поддержка работы

Исследования были поддержаны грантами РФФИ №16-04-00902, № 1744-020201, № 16-34-00278 и грантом У.М.Н.И.К. (№ 0006039).

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на второй всероссийской молодёжной научной школе-конференции «Микробные симбиозы в природных и экспериментальных экосистемах» (Оренбург-2014), международной конференции «Эколого-генетические основы современных агротехнологий» (Санкт-Петербург, Пушкин-2016), VII всероссийской конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой (Саратов -2016), X всероссийской научной интернет-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» (Уфа-2016), III Пущинской школе-конференции «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов» (Пущино-2016), 21-ой международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино-2017), научной конференции и школе молодых ученых «Экспериментальная биология растений: фундаментальные и прикладные аспекты» (Судак, Крым-2017).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, входящих в Перечень ВАК, а также получен 1 патент на

изобретение.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Диссертационная работа "Получение штаммов клубеньковых бактерий с измененной регуляцией генов нитрогеназного комплекса" соответствует паспорту специальности 03.02.07 - Генетика. В работе исследована возможность изменения азотфиксирующего статуса микроорганизма с помощью искусственной регуляции экспрессии генов нитрогеназного комплекса клубеньковых бактерий.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 18 рисунков. Включает в себя введение, обзор литературы (глава 1), описание методов исследования (глава 2), результаты исследования и их обсуждение (глава 3), заключение, выводы и список цитированной литературы, включающий 253 работы, из них 219 -зарубежных авторов.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Азотфиксирующие бактерии

Одним из важнейших процессов, от которого зависит биологическая продуктивность на Земле, является фиксация микроорганизмами азота атмосферы. Изучение биологической азотфиксации относится к числу основных направлений сельскохозяйственной и биологической науки (Пульчеровская, 2011).

Биологическая азотфиксация - это процесс связывания молекулярного азота атмосферы и построения из него азотистых соединений микроорганизмами. Это могут быть как клубеньковые бактерии, живущие в симбиозе с высшими растениями (симбиотическая азотфиксация), так и свободноживущие азотфиксаторы: Azotobacter, Cyanobacteria, Spirillum, Enterobacter и Mycobacterium (несимбиотическая азотфиксация). Данный процесс играет важную роль в природе, обогащая почву и водоёмы связанным азотом (симбиотическая азотфиксация ежегодно привносит 200 -300 кг азота на 1 га почвы, несимбиотическая - 15-30 кг) (Горкин, 2003).

Философы Теофраст, Катон, Плиний и Вергилий в III — I вв. до н.э. писали о том, что бобовые растения улучшают плодородие почвы. Дж. Буссенго в 1838 показал, что люцерна и клевер обогащают почву азотом, а зерновые и корнеплоды истощают (Федоров, 1974).

Герман Гельригель в 1886 г доказал наличие микроорганизмов-азотфиксаторов, живущих в симбиозе с бобовыми растениями. В 1888 году голландский бактериолог М. Бейеринк выделил в чистой культуре клетки Rhizobium (от греч. rhizo - корень, bio - жизнь; жизнь на корнях). Впервые же получить культуру свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов Clostridium pasteurianum удалось только в 1893 году С. Н. Виноградскому (Шлегель, 1987).

Как уже было сказано ранее, существуют две группы микроорганизмов, фиксирующих атмосферный азот. В основном, это подвижные бактерии,

которые могут существовать либо в свободноживущем состоянии в почве, независимо от растений (Azotobacter sp., Clostridium sp. и др.), либо вступать в симбиоз с высшими растениями (клубеньковые бактерии), в результате чего образуются специфические структуры - клубеньки. При этом эффективность симбиотических азотфиксаторов выше, чем свободноживущих (Мишустин, 1972).

1.1.1. Свободноживущие микроорганизмы-азотфиксаторы

Свободноживущие азотфиксаторы появились около 1,5 - 2 млрд. лет назад (Sprent, 2007; Boyd, 2013). При этом они обитают в достаточно нестабильных условиях, по сравнению с симбиотическими азотфиксаторами (Smercina et.al., 2019). Данные микроорганизмы фиксируют до 10-20 мг азота на 1 г использованного сахара в зависимости от условий обитания, наличия питательных веществ, кислотности почвы (pH от 3,0 (Beijerinckia sp.) до 9 (Cl. pasteurianum)), температуры, аэрации. Наиболее активно свободноживущие азотфиксаторы фиксируют азот в области ризосферы корней, где создаются наиболее оптимальные условия для данного процесса: достаточный уровень C2, низкое содержание O2 и N2.

Видовое разнообразие данных микроорганизмов зависит от их пространственной локализации в почвенных слоях. Также надо отметить, что уровень азотфиксации зависит не от общего количества микроорганизмов-азотфиксаторов, а от их видового разнообразия. Большинство из них относятся к грамм-отрицательным а - или ß - протеобактериям (Liang et al., 2019). Свободноживущие азотфиксаторы обладают различными размерами, некоторые из них могут образовывать споры (например, Cl. pasteurianum).

Свободноживущие азотфиксаторы различаются по типу питания: к гетеротрофам относятся представители различных семейств Прокариот: Pseudomonadaceae (Pseudomonas sp., Azotobacter sp., Azotomonas sp.), Clostridiaceae (Cl. pasteurianum), Beijerinckiaceae (Beijerinckia sp.), Alcaligenaceae (Derxia sp.) и т.д.

Некоторые представители (Pseudomonas methanitrificens) способны использовать метан и другие газообразные углеводороды как источник энергии необходимой для усвоения азота атмосферы (Гусев, 2003).

К автотрофам относятся многочисленные представители отдела Cyanobacteria. Около 70% представителей данного отдела имеют способность азотфиксации. При этом у синезеленых водорослей есть очень важная особенность: им удаётся сочетать - два совершенно разных процесса - фотосинтез и азотфиксацию. Это достигается за счет дифференцировки клеток и образования гетероцист, в которых чувствительный к О2 ферменттный комплекс фиксации молекулярного азота отделен от фотосинтетического аппарата с помощью определенных ультраструктурных и биохимических перестроек, что позволяет происходить процессу азотфиксации.

Также возможность азотфиксации обнаружена в ряде семейств фотосинтезирующих бактерий: Thiorhodaceae, Athiorhodaceae, Chlorobacteriaceae, Hyphomicrobiaceae.

При этом синезеленые водоросли и другие фотосинтезирующие бактерии являются факультативными или облигатными анаэробами.

У грамположительных бактерий семейства Bacillaceae азотфиксирующая способность выявлена у факультативных анаэробов Bacillus polymyxa, аэробов Bacillus megaterium и Thermobacillus azotofigen, а также у некоторых анаэробных представителей Enterobacteriaceae (Klebsiella sp., Citrobacter sp. и др.), облигатных анаэробов Clostridiaceae (Clostridium sp.), Desulfovibrionaceae (Desulfovibrio sp.) и Rhodospirillaceae (Rhodospirillum sp.) (Красильников, 1974; Gordon, 1981; Мишустин, 1984).

В результате деятельности свободноживущих азотфиксаторов во всем мире накапливается до 76 Тг азота в год. Они играют важнейшую роль в круговороте азота в природе. Их вклад в общий объем фиксированного азота сравним с деятельностью клубеньковых бактерий, а при определенных условиях они являются основным поставщиком связанного азота в почву, что

напрямую влияет на её плодородие (Cleveland et al., 2009; Reed et al., 2011; Smercina et.al., 2019).

1.1.2. Клубеньковые бактерии

Клубеньковые бактерии (ризобии) — группа разнородных микроорганизмов, способных вступать в симбиотические отношения с некоторыми бобовыми растениями с образованием специфических структур - корневых (иногда стеблевых) клубеньков. В такой жизненной форме они могут связывать неорганический атмосферный азот, продуцируя органические азотсодержащие вещества, которые поступают растению -хозяину. Растения обеспечивают бактерии продуктами углеводного обмена и минеральными солями, необходимыми для их роста и развития (Нетрусов, 2007).

На сегодняшний день клубеньковые бактерии насчитывают более чем 98 видов бактерий, сгруппированных в 11 родов, принадлежащих к трем основным филогенетическим подклассам:

1) а-протеобактерий (Rhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Phylobacterium, Microvirga, Azorhizobium, Ocrhobactrum, Methylobacterium, Devosia, Shinela),

2) ß-протеобактерий (Burkholderia, Cupriavidus (Ralstonia)),

3) у-протеобактерий (Pseudomonas) (Berada, 2014; Ormeno-Orrillo et al., 2015).

С точки зрения морфологии для некоторых родов ризобий характерна полиморфность. Они могут быть палочковидными, овальными, также среди них могут встречаться фильтрующиеся формы, L-формы, кокковидные неподвижные и подвижные организмы. Клубеньковые бактерии в чистой культуре обычно имеют палочковидную форму, размер палочек которых примерно 0,5 - 0,9 X 1,2 - 3,0 мкм. Они подвижны, размножаются делением. Структура их клеточной стенки типична для грамотрицательных микроорганизмов (Хоулт и др., 1997).

Клубеньковые бактерии отличаются специфичностью, вирулентностью и эффективностью.

Специфичность ризобий заключается в их избирательности по отношению к бобовым растениям-хозяевам, т.е. отдельные культуры данных микроорганизмов способны заражать лишь определенную группу бобовых. Она может быть как узкой, так и широкой. При узкой специфичности клубеньковые бактерии, например, клевера заражают только группу клеверов (видовая специфичность), в то время как, ризобии люпина могут инфицировать только различные сорта люпина (сортовая специфичность). При широкой специфичности клубеньковые бактерии гороха могут заражать как растения гороха, так и чины, бобов, а ризобии чины и бобов в свою очередь способны инфицировать растения гороха, т.е. они характеризуются способностью «перекрестного заражения», образуя «группы перекрестной инокуляции» (ГПИ). Специфичность клубеньковых бактерий является результатом их длительного приспособления к одному растению или к группе растений и лежит в основе их классификации (Wang et al., 2012; Круглов, 2016).

Вирулентность микроорганизмов заключается в их способности проникать в ткань корня, размножаться там и вызывать образование клубеньков. Огромную роль в вирулентности клубеньковых бактерий играет скорость самого проникновения (Тихонович, 2016).

Важным свойством ризобий является их активность (эффективность), т. е. способность в симбиозе с бобовыми растениями ассимилировать молекулярный азот и удовлетворять в нем потребности растения-хозяина. В зависимости от того, в какой степени данные микроорганизмы способствуют повышению урожайности бобовых культур, они делятся на активные (эффективные), малоактивные (малоэффективные) и неактивные (неэффективные) (Downie, 2010; Баймиев, 2013; Гуменко, 2017).

Симбиотические взаимоотношения клубеньковых бактерий с бобовыми растениями являются эффективной системой биологической фиксации

атмосферного азота. Установление данного симбиоза является сложным процессом, который требует непрерывного генетического контроля, как со стороны микроорганизма, так и со стороны макросимбионта и точной передачи сигналов между обоими партнерами (Oldroyd et al., 2011).

Развитие клубеньков начинается с инфицирования ризобиями корневых волосков бобовых. Вначале корни растения выделяют в свою ризосферу специфические флавоноиды, которые служат веществами -атрактантами для клубеньковых бактерий. Также данные вещества индуцируют экспрессию генов клубенькообразования (nod-генов) ризобий, которая приводит к биосинтезу специфических белков - Nod-факторов (NF) (Sanchez et al., 1991; Denarie, 1993; Onishchuk, 2017). Все известные NF имеют в основе хитиновый олигосахарид, но различаются длиной цепи и дополнительными радикалами, многие из которых определяют специфичность по отношению к растению-хозяину (Perret et al., 2000; Wang et al., 2012). Nod-факторы, выделяемые ризобиальными клетками, вызывают скручивание корневых волосков и меристематическое клеточное деление, которое приводит к формированию клубеньков. Бактериальные клетки посредством хемотаксиса накапливаются в ризосфере и прикрепляются к корневым волоскам. Как только там их популяция достигает определенного уровня, начинается процесс заражения, в результате которого образуется инфекционная нить. По ней клубеньковые бактерии попадают в клетки корня растения, где проходят дифференцировку и преобразуются в специфическую форму - бактероид (Hirsch, 1992; Smit, 1992; Onishchuk et al., 2017). Именно на этой стадии ризобии начинают активно фиксировать атмосферный азот с помощью специализированного ферментного комплекса - нитрогеназы. Данный фермент осуществляет аналогичную функцию и у свободноживущих азотфиксаторов (Werner, 1992).

1.2. Нитрогеназный комплекс и его роль в азотфиксации

Нитрогеназа (от лат. nitrogenium — азот и греч. genes — порождающий, рождающийся) - комплекс ферментов (мультифермент), осуществляющий фиксацию атмосферного азота. Имеется у всех известных азотфиксирующих бактерий как свободноживущих, так и клубеньковых, в то время как у всех эукариот отсутствует (Ribbe, 1997).

Данный мультифермент был впервые выделен в 1960 г. из Cl. pasteurianum (Carnahan et al., 1960). Практически в это же время он был выявлен у Azotobacter vinelandii и цианобактерий (Nicholas, 1960; Scheneider et al., 1960). В 70 гг XX в его обнаружили у Klebsiella pneumoniae и Rhizobium (Zumft et al., 1973).

Было установлено, что нитрогеназа является весьма консервативным ферментом. Даже у неродственных микробов выявляется функциональная взаимозаменяемость её компонентов: в условиях in vitro активный фермент можно получить при объединении субъединиц из разных организмов (Brill, 1977; Mortenson, 1979).

1.2.1. Строение и особенности функционирования нитрогеназы

У всех известных азотфиксаторов нитрогеназа состоит из белков трех типов (a,ß,y) и двух кофакторов: молибден-железосодержащий (Mo-Fe-кофактор) и железосодержащий (Fe-кофактор). Эти компоненты организованы в две субъединицы: большую - динитрогеназу (a2ß2), в состав которой входит MoFe-кофактор, и малую - редуктазу динитрогеназы (у2), содержащую Fe-кофактор (рис. 1).

Рисунок 1. Структура и функции нитрогеназы (Тихонович, 2009).

Молекулярная масса Mo-Fe-белка колеблется от 200 до 250 кОа. В одной молекуле фермента может содержаться два атома молибдена, 28-34 атомов железа и 18-24 атомов серы. По современным представлениям, этот белок осуществляет связывание и восстановление азота. Fe-белок имеет молекулярную массу в пределах от 50 до 70 кОа и также содержит атомы железа и серы. Эта субъединица участвует в транспорте электронов от их доноров (ферредоксин) на Mo-Fe-белок (Hoffman, 2014).

Реакция, катализируемая мультиферментом, выглядит следующим образом:

N2 + 8H+ + 8e- + 16АТФ ^ 2NH3 + H2 + 16АДФ + 16Фн Нитрогеназе свойствена низкая субстратная специфичность: она способна восстанавливать широкий спектр соединений с тройной связью, например, ацетилен. Эта реакция лежит в основе «ацетиленового метода» определения нитрогеназной активности, основанного на легком разделении ацетилена и этилена с помощью газовой хроматографии. По расчетам для восстановления одной молекулы N2 требуется не менее 12 молекул АТФ.

Реальные затраты энергии значительно выше и составляют 25-35 молекул АТФ (Hardy et al., 1968; Hardy et al., 1973).

Помимо Мо-нитрогеназы найдены две изоформы данного фермента, где молибден замещается либо ванадием (V-нитрогеназа), либо железом (Fe -нитрогеназа). V-нитрогеназа и Fe-нитрогеназа встречается у цианобактерий и некоторых свободноживущих азотфиксаторов (Bellenger et al., 2014; Hodkinson et al., 2014; Zhang et al., 2016). При этом Мо-нитрогеназа гораздо эффективнее остальных двух форм. Однако, при пониженных температурах (14-17°С) лучше фиксируют азот V-нитрогеназа и Fe-нитрогеназа, что объясняет их широкое распространение в почвенных бактериях тундровых зон (González-Guerrero et al., 2014; Darnajoux et al., 2017).

Важнейшим условием успешной азотфиксации является поддержание низкой концентрации молекулярного кислорода (10-30 нмоль/л), воздействие которого необратимо ингибирует нитрогеназу. Молекулярный кислород акцептирует электроны с растворимых переносчиков электрон-транспортной цепи, функционирующих в процессе азотфиксации, в результате чего истощается пул восстановленных доноров электронов, необходимых для биосинтеза. Это оказывает повреждающее действие на оба белка нитрогеназы, но более чувствителен к O2 - Fe-белок. Чувствительность белков нитрогеназы к O2 определяется, прежде всего, восприимчивостью их металлоцентров, которые участвуют как в связывании субстрата, так и в переносе электронов. При этом может происходить ступенчатое восстановление O2 по одноэлектронному механизму, продуктами которого являются супероксидные ионы, перекись водорода и синглетный кислород, вносящие свой вклад в окислительное повреждение нитрогеназы. Но не только данные белки чувствительны к O2. Ферредоксины и флаводоксины, передающие электроны на нитрогеназу, также могут автоокисляться и подвергаться необратимым окислительным повреждениям (Fisher, 1994). В связи с тем, что нитрогеназа необратимо окисляется молекулярным

кислородом, все известные азотфиксаторы вынуждены искать способы защиты данного фермента (De Bruijn, 2015).

Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы, включая облигатных аэробов и кислородных фототрофов (Peters, 1989; Steenhoudt, 2000; Schmid, 2007), развили несколько физиологических стратегий, которые обеспечивают диазотрофный рост в среде с низким содержанием кислорода (Pedraza, 2008; Nair, 2014; Eskin, 2014).

Существует 3 основные стратегии:

1. Временное разделение процессов азотфиксации и дыхания: организмы фиксируют N2 ночью, когда уровень О2 уменьшается из-за снижения интенсивности дыхания. Данная стратегия характерна, например, для синезеленых цианобактерий, которые являются единственными организмами, активно вырабатывающими кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза внутри той же клетки или колонии клеток, где происходит фиксация азота. Поэтому они вынуждены разделять данные процессы по времени (фотосинтез происходит днем, а азотфиксация - ночью) (Gallon, 1992; Bergman et al., 1997; Gallon, 2001; Berman-Frank et al., 2003).

2. Пространственное разделение процессов азотфиксации и дыхания. Происходит путем сегрегации нитрогеназы в анаэробных клеточных структурах - гетероцистах в кислородсодержащей среде (например, у Anabaena sp.). Гетероцисты окружены толстой мембраной, замедляющей диффузию O2. Они отличаются высокой активностью фотосистемы I (PSI), отсутствием фотосистемы II (PSII) и потерей способности к делению (Adams, 2000).

3. Метаболическое разделение процессов азотфиксации и дыхания. При такой стратегии микроорганизмы эффективно поддерживают низкое содержание О2 в цитоплазме путем увеличения его метаболического потребления (Azotobacter sp.) (Benemann, 1969).

Смешанная стратегия временного и пространственного разделения процессов азотфиксации и дыхания характерна для морских нитчатых

цианобактерий: Trichodesmium sp. и Katagnymene sp. В отличие от других цианобактерий, данные рода фиксируют азот в течение дня в тех клетках, которые располагаются последовательно вдоль нити. Защита от кислорода у Trichodesmium sp. представляет собой сложное взаимодействие между пространственной и временной сегрегацией фотосинтетических, респираторных, и азотфиксирующих процессов ( Fredriksson et al., 1997; Huang et al., 1999; Berman-Frank et al., 2001).

Временная сегрегация фиксации N2 и фотосинтеза в темные и светлые фазы дня является общим механизмом, используемым одноклеточными диазотрофами для предотвращения взаимодействия кислорода с O 2-чувствительным нитрогеназным комплексом. Таким образом, в светлое время суток генерируются энергетические субстраты, которые служат источником энергии для процесса фиксации азота. Однако, пространственное отделение азотфиксации более выгодно, так как фотосинтез необходим для энергетического обеспечения данного процесса и проходит параллельно с ним (Fredriksson et al., 1998).

У симбиотических микроорганизмов снижение концентрации кислорода достигается благодаря действию нескольких механизмов: образованию диффузионного барьера — слоя тесно прилегающих друг к другу клеток в кортексе клубенька, а также синтезу в инфицированных клетках леггемоглобина (Lb) — белка, который связывает кислород и транспортирует его к симбиосомам. Впервые Lb был выделен из клубеньков бобовых растений в конце 30-х годов, в это же время были получены первые доказательства связи его синтеза с фиксацией азота. В результате действия этих механизмов, концентрация кислорода в азотфиксирующих клетках клубенька снижается по сравнению с атмосферой почти в миллион раз (King, 1988). Кроме леггемоглобина, существуют, как минимум, два вспомогательных белковых комплекса, защищающих нитрогеназу - Rnf и Fix. Они также служат для передачи электронов к нитрогеназе (Thorneley, 1977; Tremblay, 2013).

Совмещение интенсивного дыхания и активной работы нитрогеназы у ризобий возможно благодаря разветвленным электронтранспортным цепям, в которых одни ветви работают в аэробных условиях (ex planta), а другие в анаэробных (Юргель, 1999).

1.2.2. Гены нитрогеназного комплекса (nf-гены)

У всех известных азотфиксирующих организмов за синтез и регуляцию фермента нитрогеназы отвечает комплекс nif-генов (от англ. nitrogen fixation). Общими для этих бактерий являются гены, кодирующие структуру белков нитрогеназы (nifHDK), образование MoFe-кофактора (nifB, nifEN), а также регуляцию синтеза и созревание нитрогеназного комплекса (nifS, nifX, nifQ, nifW) (Gosink et al., 1990; Dean et al., 1993; Kim, 1996). Как у ризобий, так и у несимбиотических азотфиксаторов транскрипция структурных генов нитрогеназы активируется геном nifA (Aguilar et al., 1987; Paustain et al., 1989).

Однако организация nif-генов у свободноживущих и симбиотических микроорганизмов различается.

У свободноживущих азотфиксаторов кластер nif-генов расположен в основном на хромосоме и для разных видов характерно различное число генов, входящее в его состав (от 7 до более 20). Например, у энтеробактерии K. pneumoniae эта система включает 25 nif-генов, которые организованы в семь (по другим данным в восемь) транскрипционных единиц, собранных в единый хромосомный кластер (Puhler, 1981; Arnold et al., 1988). У ризобий же данные гены локализованы либо на плазмидах (Rhizobium, Sinorhizobium), либо в хромосомах (Mesorhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium). Они разделены на несколько кластеров, что отражает сложную регуляцию симбиотической азотфиксации, осуществляемую не только внешними факторами (главным образом, кислородом), но и растением-хозяином (Kaminski et al., 1988).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гуменко Роман Сергеевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Баймиев, Ан.Х. Анализ симбиотических генов клубеньковых бактерий бобовых растений Южного Урала/ Ан.Х. Баймиев, Е.С. Иванова, Р.С. Гуменко, О.В. Чубукова, Ал.Х. Баймиев // Генетика. - 2015. - Т. 51. - № 12. -С.1359-1367.

2. Баймиев, Ан.Х. Влияние интродукции Караганы древовидной на состав ее клубеньковых бактерий/ Ан.Х. Баймиев, К.Г. Птицын, Ал.Х. Баймиев // Микробиология. - 2010. - Т. 79. - № 1. - С. 123-128.

3. Баймиев, Ан.Х. Генетическая характеристика клубеньковых бактерий бобовых рода Lathyrus, произрастающих на территории Республики Башкортостан/ Ан.Х.Баймиев, К.Г. Птицын, А.А. Мулдашев, Ал.Х. Баймиев // Экологическая генетика. - 2011. - Т. 9. - № 2. - С. 3-8.

4. Баймиев, Ан.Х. Искусственная активация экспрессии nif-генов у клубеньковых бактерий ex planta/ Р.С. Гуменко, А.А. Владимирова, Е.С.Акимова, З.Р. Вершинина, Ал.Х. Баймиев // Экологическая генетика. -2019. - Т. 17. - № 2. - С. 35-42.

5. Гланц, С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц // М.: Практика. - 1999. - 459 с.

6. Глинский, В.В. Статистический анализ: Учебное пособие/ В.В. Глинский, В.Г. Ионин // М.: Информационно-издательский дом "Филинъ". -2000. - 378 с.

7. Горкин, А.С. Новая иллюстрированная энциклопедия / А.С. Горкин // М.: Большая Российская энциклопедия. - 2003. - Т. 2. - 256 с.

8. Гуменко, Р.С. Использование клубеньковых бактерий дикорастущих бобовых растений Южного Урала в качестве основы для биоудобрений/ Р.С. Гуменко, Е.С. Иванова, Г.М. Саргалиева, Ан. Х. Баймиев // Вестник защиты растений. - 2016. - Т.3. - №89. - С.57-58.

9. Гуменко, Р.С. Генетическая регуляция азотфиксации у бактерий/ Р.С. Гуменко, Г.М. Кашапова, А.А. Владимирова, А.С.Кагирова, Ан.Х. Баймиев // Биомика. - 2017. - Т. 9. - № 4. - С. 340-344.

10. Гусев, М. В. Микробиология / М.В. Гусев, Л.А. Минеева // М.: Academia. - 2006. - 464 с.

11. Иванова, Е.С. Искусственная регуляция генов, кодирующих белки нитрогеназного комплекса ризобиальных бактерий/ Е.С. Иванова, Р.С. Гуменко, Ан.Х. Баймиев // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2014. - Т. 174. - № 13 - С. 36-39.

12. Иванова, Е.С. Генетическая характеристика клубеньковых бактерий бобовых растений Lupinaster sp/ Е.С. Иванова, Р.С. Гуменко, Г.М Саргалиева., Ан.Х. Баймиев // Вестник защиты растений. - 2016. - Т. 3. -№89. - С.75-76.

13. Иванова, Е.С. Маркеры для поиска клубеньковых бактерий на основе симбиотических генов/ Е.С. Иванова, Р.С. Гуменко, Ал.Х. Баймиев, Ан.Х. Баймиев // Микробиология. - 2017. - Т. 86. - № 5. - С. 621-628.

14. Красильников, Н.А. Жизнь растений. Том 1. Бактерии и актиномицеты / Н.А. Красильников // М.: Просвещение. - 1974. - 487 с.

15. Круглов, Ю.В. Микробное сообщество почвы: физиологическое разнообразие и методы исследования/ Ю.В. Круглов // Сельскохозяйственная биология. - 2016. - Т. 51. - №. 1. - С. 46-59.

16. Лакин, Г.Ф. Биометрия: учебное пособие для биологических специальностей вузов / Г.Ф. Лакин // М.: Высшая школа. - 1990. - 293 с.

17. Минеев, В.Г. Практикум по агрохимии: учебное пособие / В.Г. Минеев, // М.: Изд-во МГУ. - 2001. - 689 с.

18. Мишустин, Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия / Е.Н. Мишустин // М: Наука. - 1972. - 312 с.

19. Мишустин, Е.Н. Микроорганизмы как компоненты биогеоценоза/ Е.Н. Мишустин / М: Наука. - 1984. - 134 с.

20. Нетрусов, А.И. Общая микробиология: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.И Нетрусов // М.: Академия. - 2007. - 288 с.

21. Онищук, О.П. Идентификация новых генов клубеньковых бактерий Sinorhizobium meliloti, вовлеченных в контроль эффективности симбиоза с люцерной Medicago sativa/ О.П. Онищук, Е.П. Чижевская, О.Н. Курчак, Е.Е. Андронов, Б.В. Симаров // Ecological genetics. - 2014. - Т. 12. - №. 1. - С. 3947.

22. Проворов, Н.А. Генетические основы эволюции растительно -микробного симбиоза / Н.А. Проворов, Н.И. Воробьев // СПб.: Информ-Навигатор. - 2012. - 400 с.

23. Пульчеровская, Л.П. Курс лекций по дисциплине «Сельскохозяйственная микробиология»/ Л.П. Пульчеровская, Д.А. Васильев С.Н. Золотухин, Е.Н. Ковалева // Изд-во ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». -2011. - 172 с.

24. Реброва, О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica/ О.Ю. Реброва // М.: Медисфера. - 2006. - 312 с.

25. Тихонович, И.А. Перспективы использования азотфиксирующих и фитостимулирующих микроорганизмов для повышения эффективности агропромышленного комплекса и улучшения агроэкологической ситуации в РФ/ И.А. Тихонович, А.А. Завалин // Плодородие. - 2016. - №. 5. - С. 28-32.

26. Тихонович, И.А. Симбиогенетика микробно-растительных взаимодействий/ Тихонович, И.А. Проворов Н.А. // Экологическая генетика. - 2003. - Т. 1. - №. 0. - С. 36-45.

27. Тихонович, И.А. Симбиозы растений и микроорганизмов: молекулярная генетика агросистем будущего/ И.А. Тихонович, Н.А. Проворов // СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. - 2009. - 210 с.

28. Умаров, М. М. Ассоциативная азотфиксация / М. М. Умаров // М.: Изд -во Моск. ун-та. - 1986. - 136 с.

29. Федоров В. Д. Устойчивость экологических систем и ее измерение/ В.Д. Федоров // Изв. АН СССР. Сер. Биол. - 1974. - №. 3. - С. 402-415.

30. Хоулт, Д. Определитель бактерий Берджи / Д. Хоулт // М.: Мир. - 1997.

- Т. 1 - 432 с.

31. Шлегель, Г. Общая микробиология/ Г. Шлегель // М.: Мир. - 1987. -576 с.

32. Юргель, С.Н. Ризобиальная цепь транспорта электронов и её генетические детерминанты/ С.Н Юргель, Б.В. Симаров // Генетика. - 1999. -Т.35. - № 2. - С. 149-158.

33. Яковлева, З. М. Бактероиды клубеньковых бактерий/ З. М. Яковлева // Новосибирск.: Наука. - 1975. - 172 с.

34. Adams, D.G. Heterocyst formation in cyanobacteria/ D.G. Adams // Current Opinion in Microbiology. - 2000. - V. 3. - №. 6. - P. 618-624.

35. Aguilar, O.M. Rhizobium meliloti nifN (fixF) gene is part of an operon regulated by a nfA-dependent promoter and codes for a polypeptide homologous to the nifK gene product/ O.M. Aguilar, H. Reilander, W. Arnold, A. Puhler // Journal of Bacteriology. - 1987. - V. 169. - №. 12. - P. 5393-5400.

36. An, Q., Constitutive expression of the nifA gene activates associative nitrogen fixation of Enterobacter gergoviae 57-7, an opportunistic endophytic diazotroph/ Q. An, Y Dong, W Wang, Y Li, J. Li // Journal of Applied Microbiology. - 2007. - V. 103. - №. 3. - P. 613-620.

37. Arigoni, F. Nucleotide sequence of the fixABC region of Azorhizobium caulinodans ORS571: similarity of the fixB product with eukaryotic flavoproteins, characterization of fixX, and identification of nifW/ F. Arigoni, P. Kaminski, H. Hennecke, C. Elmerich // Molecular and General Genetics MGG. - 1991. - V. 225.

- №. 3. - P. 514-520.

38. Armengaud, J. Recombinant expression of the fdxD gene of Rhodobacter capsulatus and characterization of its product, a [2Fe-2S] ferredoxin/ J. Armengaud, C. Meyer, Y. Jouanneau // Biochemical Journal. - 1994. - V. 300. -Pt 2. - P. 413.

39. Arnold, W. Nucleotide sequence of a 24,206-base-pair DNA fragment carrying the entire nitrogen fixation gene cluster of Klebsiella pneumonia/ W. Arnold, A. Rump, W. Klipp, U. Priefer, A. Puhler // Journal of Molecular Biology.

- 1988. - V. 203. - №. 3. - P. 715-738.

40. Atack, J.M. Characterization of an ntrX mutant of Neisseria gonorrhoeae reveals a response regulator that controls expression of respiratory enzymes in oxidase-positive proteobacteria/ J.M. Atack, Y.N. Srikhanta, K.Y. Djoko, J.P. Welch, H.M. Hasri, C.T. Steichen, R.N. Vanden Hoven, S.M. Grimmond, S.M. Othman, U. Kappler, M.A. Apicella, M.P. Jennings, J.L. Edwards, A.G. McEwan // Journal of Bacteriology. - 2013. - V. 195. - №. 11. - P. 2632-2641.

41. Austin, S. The prokaryotic enhancer binding protein NtrC has an ATPase activity which is phosphorylation and DNA dependent/ S. Austin, R. Dixon // The EMBO Journal. - 1992. - V. 11. - №. 6. - P. 2219-2228.

42. Bakke, I. Random mutagenesis of the Pm promoter as a powerful strategy for improvement of recombinant-gene expression/ I. Bakke, L. Berg, T.E. Vee Aune, T. Brautaset, H. Sletta, A. Tondervik, S. Valla // Applied and Environmental Microbiology. - 2009. - V. 75. - №. 7. - P. 2002-2011.

43. Bakkevig, K. Role of the Pseudomonas fluorescens alginate lyase (AlgL) in clearing the periplasm of alginates not exported to the extracellular environment/ K. Bakkevig, H. Sletta, S. Valla, M. Gimmestad, M.R. Aune, H. Ertesvag, K. Degnes, B.E. Christensen, T.E. Ellingsen // Journal of Bacteriology. - 2005. - V. 187. - №. 24. - P. 8375-8384.

44. Barbieri, C.M. Regulation of response regulator autophosphorylation through interdomain contacts/ C.M. Barbieri, T.R. Mack, V.L. Robinson, M.T. Miller, A.M. Stock // Journal of Biological Chemistry. - 2010. - V. 285. - №. 42.

- P. 32325-32335.

45. Barrios, H. Compilation and analysis of o54-dependent promoter sequences/ H. Barrios, B.Valderrama, E. Morett // Nucleic Acids Research. - 1999. - V. 27. -№. 22. - P. 4305-4313.

46. Batchelor, J.D. Receiver domains control the active-state stoichiometry of Aquifex aeolicus o54 activator NtrC4, as revealed by electrospray ionization mass spectrometry/ J.D. Batchelor, H.J. Sterling, E. Hong, E.R. Williams, D.E. Wemmer // Journal of Molecular Biology. - 2009. - V. 393. - №. 3. - P. 634-643.

47. Batut, J. fixK, a gene homologous with fnr and crp from Escherichia coli, regulates nitrogen fixation genes both positively and negatively in Rhizobium meliloti/ J. Batut, M.L. Daveran-Mingot, M. David, J. Jacobs, A.M. Garnerone, D. Kahn // The EMBO Journal. - 1989. - V. 8. - №. 4. - P. 1279-1286.

48. Becker, A. Global changes in gene expression in Sinorhizobium meliloti 1021 under microoxic and symbiotic conditions/ A. Becker, H. Berges, E. Krol, C. Bruand, S. Ruberg, D. Capela, E. Laube, E. Meilhoc, F. Ampe, F.J. de Bruijn, J. Fourment, A. Francez-Gharlot, D. Kahn, H. Kuster, C. Liebe, A. Puhler, S. Weidner, J. Batut // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2004. - V. 17. - №. 3.

- P. 292-303.

49. Bellenger, J.P. Possible contribution of alternative nitrogenases to nitrogen fixation by asymbiotic N2-fixing bacteria in soils/ J.P. Bellenger, Y. Xu, X. Zhang, F.M.M. Morel, A.M.L. Kraepiel // Soil Biology and Biochemistry. - 2014. - V. 69.

- P. 413-420.

50. Benemann, J.R. The election transport system in nitrogen fixation by Azotobacter, i. Azotoflavin as AN electron carrier/ J.R. Benemann, D.C. Yoch, R.C. Valentine, D.I. Arnon // PNAS. - 1969. - V. 64. - № 3. - P. 1079-1086.

51. Ben-Samoun, K. Positively regulated expression of the Escherichia coli araBAD promoter in Corynebacterium glutamicum/ K. Ben-Samoun, G. Leblon, O. Reyes // FEMS Microbiology Letters. - 1999. - V. 174. - №. 1. - P. 125-130.

52. Berada, H., Taxonomy of the Rhizobia: Curent Perspectives/ H. Berada, K. Fikri-Benbrahim // British Microbiology Research Journal. - 2014. - V. 4. - № 6.

- P. 616-639.

53. Berg, G. Plant-microbe interactions promoting plant growth and health: perspectives for controlled use of microorganisms in agriculture/ G. Berg // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2009. - V. 84. - №. 1. - P. 11-18.

54. Berger, D.K. The isolated catalytic domain of NifA, a bacterial enhancer-binding protein, activates transcription in vitro: activation is inhibited by NifL/ D.K. Berger, F. Narberhaus, S. Kustu // PNAS. - 1994. - V. 91. - №. 1. - P. 103107.

55. Bergman, B. N2 fixation by non-heterocystous cyanobacteria / B. Bergman, J.R. Gallon, A.N. Rai, L.J. Stal // FEMS Microbiology Reviews. - 1997. - V. 19. -№. 3. - P. 139-185.

56. Berman-Frank, I. Segregation of nitrogen fixation and oxygenic photosynthesis in the marine cyanobacterium Trichodesmium/ I. Berman-Frank, P. Lundgren, Y. Chen, H. Kupper, Z. Kolber, B. Bergman, P. Falkowski // Science. -2001. - V. 294. - №. 5546. - P. 1534-1537.

57. Berman-Frank, I. Nitrogen fixation and photosynthetic oxygen evolution in cyanobacteria/ I. Berman-Frank, P. Lundgren, P. Falkowski // Research in Microbiology. - 2003. - V. 154. - №. 3. - P. 157-164.

58. Betenbaugh, M.J. Effects of plasmid amplification and recombinant gene expression on the growth kinetics of recombinant E. coli/ M.J. Betenbaugh, C. Beaty, P. Dhurjati // Biotechnology and Bioengineering. - 1989. - V. 33. - №. 11. - P. 1425-1436.

59. Bimboim, H.C. A rapid alkaline extraction procedure for screening recombinant plasmid DNA/ H.C. Bimboim, J. Doly // Nucleic Acids Research. -1979. - V. 7. - №. 6. - P. 1513-1523.

60. Blatny, J.M. Improved broad-host-range RK2 vectors useful for high and low regulated gene expression levels in gram-negative bacteria/ J.M. Blatny, T. Brautaset, H.C Winther-Larsen., P. Karunakaran, S. Valla // Plasmid. - 1997. - V. 38. - №. 1. - P. 35-51.

61. Bobik, C. FixJ: a major regulator of the oxygen limitation response and late symbiotic functions of Sinorhizobium meliloti/ C. Bobik, E. Meilhoc, J. Batut // Journal of Bacteriology. - 2006. - V. 188. - №. 13. - P. 4890-4902.

62. Bonato, P. The NtrY-NtrX two-component system is involved in controlling nitrate assimilation in Herbaspirillum seropedicae strain SmR1/ P. Bonato, L.R.

Alves, J.H. Osaki, L.U. Rigo, F.O. Pedrosa, E.M. Souza, N. Zhang, J. Schumacher, M. Buck, R. Wassem, L.S. Chubatsu // The FEBS Journal. - 2016. - V. 283. - №. 21. - P. 3919-3930.

63. Boyd, E.S. Evolution of molybdenum nitrogenase during the transition from anaerobic to aerobic metabolism/ E.S. Boyd, A.M. Garcia Costas, T.L. Hamilton, F. Mus, J.W. Peters // Journal of Bacteriology. - 2015. - V. 197. - №. 9. - P. 1690-1699.

64. Boyd, E.S. A late methanogen origin for molybdenum-dependent nitrogenase/ E.S. Boyd, A.D. Anbar, S. Miller, T.L. Hamilton, M. Lavin, J.W. Peters // Geobiology. - 2011. - V. 9. - №. 3. - P. 221-232.

65. Boyd, E.S., New insights into the evolutionary history of biological nitrogen fixation/ E.S. Boyd, J.W. Peters // Frontiers in Microbiology. - 2013. - V. 4. - P. 201.

66. Brautaset, T. Positively regulated bacterial expression systems/ T. Brautaset, R. Lale, S. Valla // Microbial Biotechnology. - 2009. - V. 2. - №. 1. - P. 15-30.

67. Brautaset, T. Biosynthesis of the polyene antifungal antibiotic nystatin in Streptomyces noursei ATCC 11455: analysis of the gene cluster and deduction of the biosynthetic pathway/ T. Brautaset, O.N. Sekurova, H. Sletta, T.E. Ellingsen, A.R. Strom, S. Valla, S.B. Zotchev // Chemistry & Biology. - 2000. - V. 7. - №. 6. - P. 395-403.

68. Brennan, R.G. Hfq structure, function and ligand binding/ R.G. Brennan, T.M. Link // Current Opinion in Microbiology. - 2007. - V. 10. - №. 2. - P. 125133.

69. Brewin, N.J. Root nodules (legume-rhizobium symbiosis)/ N.J. Brewin, // eLS. - 2010. - doi: 10.1002/9780470015902.a0003720.pub2.

70. Brill, W.J. Biological nitrogen fixation/ W.J Brill // Scientific American. -1977. - V. 236. - №. 3. - P. 68-81.

71. Buchanan-Wollaston, V. Regulation of nif transcription in Klebsiella pneumonia/ V. Buchanan-Wollaston, F. Cannon // Advances in Nitrogen Fixation Research. - Springer, Dordrecht. - 1984. - P. 732-732.

72. Buck, M. Deletion analysis of the Klebsiella pneumoniae nitrogenase promoter: importance of spacing between conserved sequences around positions-12 and-24 for activation by the nifA and ntrC (glnG) products/ M. Buck // Journal of Bacteriology. - 1986. - V. 166. - №. 2. - P. 545-551.

73. Buck, M. The bacterial enhancer-dependent o54 (cN) transcription factor/ M. Buck, M.T. Gallegos, D.J. Studholme, Y. Guo, J.D. Gralla // Journal of Bacteriology. - 2000. - V. 182. - №. 15. - P. 4129-4136.

74. Bush, M. The role of bacterial enhancer binding proteins as specialized activators of c54-dependent transcription/ M. Bush, R. Dixon // Microbiology and Molecular Biology Reviews. - 2012. - V. 76. - №. 3. - P. 497-529.

75. Cabeza, R. An RNA sequencing transcriptome analysis reveals novel insights into molecular aspects of the nitrate impact on the nodule activity of Medicago truncatula/ R. Cabeza, B. Koester, R. Liese, A. Lingner, V. Baumgarten, J. Dirks, G. Salinas-Riester, C. Pommerenke, K. Dittert, J. Schulze // Plant Physiology. - 2014. - V. 164. - №. 1. - P. 400-411.

76. Calatrava-Morales, N. The NtrY/NtrX system of Sinorhizobium meliloti GR4 regulates motility, EPS I production, and nitrogen metabolism but is dispensable for symbiotic nitrogen fixation/ N. Calatrava-Morales, J. Nogales, K. Ameztoy, B. van Steenbergen, M.J. Soto // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2017. - V. 30. - № 7 - P. 566-577.

77. Carlson, T.A. Characterization of the gene encoding glutamine synthetase I (glnA) from Bradyrhizobium japonicum/ T.A. Carlson, M.L. Guerinot, B.K. Chelm // Journal of Bacteriology. - 1985. - V. 162. - №. 2. - P. 698-703.

78. Carnahan, J.E. Nitrogen fixation in cell-free extracts of Clostridium pasteurianum/ J.E. Carnahan, L.E. Mortenson, H.F. Mower, J.E. Castle // Biochimica et Biophysica Acta. - 1960. - V. 44. - P. 520-535.

79. Carrica, M.C. The NtrY/X two-component system of Brucella spp. acts as a redox sensor and regulates the expression of nitrogen respiration enzymes/ M.C. Carrica, I. Fernandez, M.A. Marti, G. Paris, F.A. Goldbaum // Molecular Microbiology. - 2012. - V. 85. - №. 1. - P. 39-50.

80. Carrica, M.C. The two-component systems PrrBA and NtrYX co-ordinately regulate the adaptation of Brucella abortus to an oxygen-limited environment/ M.C. Carrica, I. Fernandez, R. Siera, G. Paris, F.A. Goldbaum // Molecular Microbiology. - 2013. - V. 88. - №. 2. - P. 222-233.

81. Chen, B. ATP ground-and transition states of bacterial enhancer binding AAA+ ATPases support complex formation with their target protein, o54/ B. Chen, M. Doucleff, D.E. Wemmer, S. de Carlo, H.H. Huang, E. Nogales, T.R. Hoover, E. Kondrashkina, L. Guo, B.T. Nixon // Structure. - 2007. - V. 15. - №. 4. - P. 429-440.

82. Chen, B. Engagement of arginine finger to ATP triggers large conformational changes in NtrC1 AAA+ ATPase for remodeling bacterial RNA polymerase/ B. Chen, T.A. Sysoeva, S. Chowdhury, L. Guo, S. de Carlo, J.A. Hanson, H. Yang, B.T. Nixon // Structure. - 2010. - V. 18. - №. 11. - P. 14201430.

83. Cheng, Z. Ehrlichia chaffeensis proliferation begins with NtrY/NtrX and PutA/GlnA upregulation and CtrA degradation induced by proline and glutamine uptake/ Z. Cheng, M. Lin, Y. Rikihisa // MBio. - 2014. - V. 5. - №. 6. - P. e02141-14.

84. Claverie-Martin, F. Positive and negative effects of DNA bending on activation of transcription from a distant site/ F. Claverie-Martin, B. Magasanik // Journal of Molecular Biology. - 1992. - V. 227. - №. 4. - P. 996-1008.

85. Cleveland, C.C. Using indirect methods to constrain symbiotic nitrogen fixation rates: acase study from an Amazonian rain forest/ C.C. Cleveland, B.Z. Houlton, C. Neill, S.C. Reed, A.R. Townsend, Y. Wang // Biogeochemistry. -2009. - V. 99. - P. 1-13.

86. Clewell, D.B. Supercoiled circular DNA-protein complex in Escherichia coli: purification and induced conversion to an open circular DNA form/ D.B. Clewell, D.R. Helinski // PNAS. - 1969. - V. 62. - №4. - P. 1159-1166.

87. Cohen, S. Nonchromosomal Antibiotic Resistance in Bacteria - Genetic Transformation of E. coli by R-factor DNA/ S. Cohen, A. Chang, L. Hsu // PNAS. - 1972. - V. 69. - P. 2110-2114.

88. Danino, V.E. Recipient induced transfer of the symbiotic plasmid pRL1JI in Rhizobium leguminosarum bv. viciae is regulated by a quorum sensing relay/ V.E. Danino, A. Wilkinson, A. Edwards, A.J. Downie // Molecular Microbiology. -2003. - V. 50. - №. 2. - P. 511-525.

89. Darnajoux, R. Biological nitrogen fixation by alternative nitrogenases in boreal cyanolichens: importance of molybdenum availability and implications for current biological nitrogen fixation estimates/ R. Darnajoux, X. Zhang, D.L. McRose, J. Miadlikowska, F. Lutzoni, A.M.L. Kraepiel, J.P. Bellenger // New Phytologist. - 2017. - V. 213. - №. 2. - P. 680-689.

90. David, M. Cascade regulation of nif gene expression in Rhizobium meliloti/ M. David, M.L. Daveran, J. Batut, A. Dedieu, O. Domergue, J. Ghai, C. Hertig, P. Boistard, D. Kahn // Cell. - 1988. - V. 54. - №. 5. - P. 671-683.

91. De Bruijn, F.J. Biological nitrogen fixation/ F.J. De Bruijn // Principles of Plant-Microbe Interactions. - 2015. - P. 215-224.

92. De Lay, N. Bacterial small RNA-based negative regulation: Hfq and its accomplices/ N. De Lay, D.J. Schu, S. Gottesman // Journal of Biological Chemistry. - 2013. - V. 288. - №. 12. - P. 7996-8003.

93. Dean, D.R. Nitrogenase metalloclusters: structures, organization, and synthesis/ D.R. Dean, J.T. Bolin, L. Zheng // Journal of Bacteriology. - 1993. - V. 175. - №. 21. - P. 6737.

94. Denarie, J. Lipo-oligosaccharide nodulation factors: a new class of signaling molecules mediating recognition and morphogenesis/ J. Denarie, J. Cullimore // Cell. - 1993. - V. 74. - №. 6. - P. 951-954.

95. Dixon, R. The oxygen-responsive NifL-NifA complex: a novel two-component regulatory system controlling nitrogenase synthesis in y-proteobacteria/ R. Dixon, // Archives of Microbiology. - 1998. - V. 169. - №. 5. - P. 371-380.

96. Dixon, R. Genetic regulation of biological nitrogen fixation/ R. Dixon, D. Kahn // Nature Reviews Microbiology. - 2004. - V. 2. - №. 8. - P. 621.

97. Dixon, R.A. Genetic transfer of nitrogen fixation from Klebsiella pneumoniae to Escherichia coli / R.A. Dixon, J.R. Postgate // Nature. - 1972. - V. 237. - №. 5350. - P. 102.

98. Dodsworth, J.A. Regulation of nitrogenase by 2-oxoglutarate-reversible, direct binding of a Pll-like nitrogen sensor protein to dinitrogenase/ J.A. Dodsworth, J.A. Leigh // PNAS. - 2006. - V. 103. - №. 26. - P. 9779-9784.

99. Downie, J.A. The roles of extracellular proteins, polysaccharides and signals in the interactions of rhizobia with legume roots/ J.A. Downie // FEMS Microbiology Reviews. - 2010. - V. 34. - №. 2. - P. 150-170.

100. Drepper, T., Cross-talk towards the response regulator NtrC controlling nitrogen metabolism in Rhodobacter capsulatus/ T. Drepper, J. Wiethaus, D. Giaourakis, S. Groß, B. Schubert, M. Vogt, Y. Wiencek, A.G. McEvan, B. Masepohl // FEMS Microbiology Letters. - 2006. - V. 258. - №. 2. - P. 250-256.

101. Drummond, M. Sequence and domain relationships of ntrC and nifA from Klebsiella pneumoniae: homologies to other regulatory proteins/ M. Drummond, P. Whitty, J. Wootton // The EMBO Journal. - 1986. - V. 5. - №. 2. - P. 441-447.

102. Drummond, M.H. Sequence of nifL from Klebsiella pneumoniae: mode of action and relationship to two families of regulatory proteins/ M.H. Drummond, J.C. Wootton // Molecular Microbiology. - 1987. - V. 1. - №. 3. - P. 37-44.

103. Edgren, T. The fixABCX genes in Rhodospirillum rubrum encode a putative membrane complex participating in electron transfer to nitrogenase/ T. Edgren, S. Nordlund // Journal of Bacteriology. - 2004. - V. 186. - №. 7. - P. 2052-2060.

104. Eskin, N. Research progress and perspectives of nitrogen fixing bacterium, Gluconacetobacter diazotrophicus, in monocot plants/ N. Eskin, K. Vessey, L. Tian // International Journal of Agronomy.- 2014. - V. 2014. doi: 10.1155/2014/208383.

105. Fernandes, G.C. Glutamine synthetase stabilizes the binding of GlnR to nitrogen fixation gene operators/ G.C. Fernandes, K. Hauf, F.H. SantAnna, K.

Forchhammer, L.M.P. Passaglia // The FEBS Journal. - 2017. - V. 284. - №. 6. -P. 903-918.

106. Fink, D. Two transcriptional regulators GlnR and GlnRII are involved in regulation of nitrogen metabolism in Streptomyces coelicolor/ D. Fink, N. Weißschuh, J. Reuther, W. Wohlleben, A. Engels // Molecular Microbiology. -2002. - V. 46. - №. 2. - P. 331-347.

107. Fischer, H.M. Genetic regulation of nitrogen fixation in rhizobia/ H.M. Fischer // Microbiological Reviews. - 1994. - V. 58. - №. 3. - P. 352-386.

108. Fischer, H.M. Essential and non-essential domains in the Bradyrhizobium japonicum NifA protein: identification of indispensable cysteine residues potentially involved in redox reactivity and/or metal binding/ H.M. Fischer, T. Bruderer, H. Hennecke // Nucleic Acids Research. - 1988. - V. 16. - №. 5. - P. 2207-2224.

109. Fischer, H.M. GroEL chaperonins are required for the formation of a functional nitrogenase in Bradyrhizobium japonicum/ H.M. Fischer, K. Schneider, M. Babst, H. Hennecke // Archives of Microbiology. - 1999. - V. 171. - №. 4. - P. 279-289.

110. Foussard, A.M. Negative autoregulation of the Rhizobium meliloti fixK gene is indirect and requires a newly identified regulator, FixT/ A.M. Foussard, Ni F. Garnerone, E. Soupene, P. Boistard, J. Batut // Molecular Microbiology. - 1997. -V. 25. - №. 1. - P. 27-37.

111. Franck, W.L. DNA microarray-based identification of genes regulated by NtrC in Bradyrhizobium japonicum/ W.L. Franck, J. Qiu, H. Lee, W.S. Chang, G. Stacey // Applied and Environmental Microbiology. - 2015. - V. 81. - №. 16. - P. 5299-5308.

112. Franklin, F.C. Molecular and functional analysis of the TOL plasmid pWWO from Pseudomonas putida and cloning of genes for the entire regulated aromatic ring meta cleavage pathway/ F.C. Franklin, M. Bagdasarian, M.M. Bagdasarian, K.N. Timmis // PNAS - 1981. - V. 78. - №. 12. - P. 7458-7462.

113. Fredriksson, C. Ultrastructural characterization of cells specialized for nitrogen fixation in a non-heterocystous cyanobacterium, Trichodesmium spp./ C. Fredriksson, B. Bergman // Protoplasma. - 1997. - V. 197. - P. 76-85.

114. Fredriksson, C. Aerobic nitrogen fixation is confined to a subset of cells in the non-heterocystous cyanobacterium Symploca PCC 8002/ C. Fredriksson, G. Malin, P.J.A. Siddiqui, B. Bergman // The New Phytologist. - 1998. - V. 140. - № 3. - P. 531-538.

115. Gallon, J.R. N2 fixation in phototrophs: adaptation to a specialized way of life/ J.R. Gallon // Plant and Soil. - 2001. - V. 230. - №. 1. - P. 39-48.

116. Gallon, J.R. Reconciling the incompatible: N2 fixation and O2 / J.R. Gallon // New Phytologist. - 1992. - V. 122. - №. 4. - P. 571-609.

117. Gamez-Reyes, A. The Rhizobium leucaenae CFN 299 pSym plasmid contains genes expressed in free life and symbiosis, as well as two replication systems/ A. Gamez-Reyes, N. Becerra-Lobato, J.A. Ramírez-Trujillo, E. Martínez-Romero, M.F. Dunn, I. Hernández-Lucas // Annals of Microbiology. - 2017. - V. 67. - №. 3. - P. 263-273.

118. Gao, M. Regulation offixLJ by Hfq Controls Symbiotically Important Genes in Sinorhizobium meliloti/ M. Gao, H. Nguyen, I.S. Gonzalez, M. Teplitski // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2016. - V. 29. - №. 11. - P. 844-853.

119. Garnerone, A.M. Inhibition of the fixL sensor kinase by the fixT protein in Sinorhizobium meliloti/ A.M. Garnerone, D. Cabanes, M. Foussard, P. Boistard, J. Batut // Journal of Biological Chemistry. - 1999. - V. 274. - №. 45. - P. 3250032506.

120. Gershoni, J.M. Protein blotting: a manual/ J.M. Gershoni // Methods of Biochemical Analysis. - 1988. - P. 1-58.

121. Gimmestad, M. The Pseudomonas fluorescens AlgG protein, but not its mannuronan C-5-epimerase activity, is needed for alginate polymer formation/ M. Gimmestad, H. Sletta, H. Ertesvag, K. Bakkevig, G. Skják-Br^k, S. Jain, S. Suh, T.E. Ellingsen, D.E. Ohman, S. Valla // Journal of Bacteriology. - 2003. - V. 185. - №. 12. - P. 3515-3523.

122. Girará, L. Differential regulation of fixN-reiterated genes in Rhizobium etli by a novel fixL—fixK cascade/ L. Girará, S. Brom, A. Davalos, O. Lopez, M. Soberon, D. Romero // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2000. - V. 13. -№. 12. - P. 1283-1292.

123. Gong, W. Structure of a biological oxygen sensor: a new mechanism for heme-driven signal transduction/ W. Gong, B. Hao, S.S. Mansy, G. Gonzalez, M.A. Gilles-Gonzales, M.K. Chan // PNAS. - 1998. - V. 95. - №. 26. - P. 1517715182.

124. González-Guerrero, M. Fixating on metals: new insights into the role of metals in nodulation and symbiotic nitrogen fixation/ M. González-Guerrero, A. Matthiadis, A. Saez, T.A. Long // Frontiers in Plant Science. - 2014. - V. 5. - №. 45. - P. 1-6. doi: 10.3389/fpls.2014.00045.

125. González-Pérez, M. XylS activator and RNA polymerase binding sites at the Pm promoter overlap/ M. González-Pérez, S. Marques, P. Dominguez-Cuevas, J.L. Ramos // FEBS Letters. - 2002. - V. 519. - №. 1-3. - P. 117-122.

126. González-Pérez, M.M. Critical nucleotides in the upstream region of the XylS-dependent TOL meta-cleavage pathway operon promoter as deduced from analysis of mutants/ M. González-Pérez, J.L. Ramos, M.T. Galegos, S. Marques // Journal of Biological Chemistry. - 1999. - V. 274. - №. 4. - P. 2286-2290.

127. Gosink, M.M. The product of the Klebsiella pneumoniae nifX gene is a negative regulator of the nitrogen fixation (nif) regulon/ M.M. Gosink, N.M. Franklin, G.P. Roberts // Journal of Bacteriology. - 1990. - V. 172. - №. 3. - P.

1441-1447.

128. Graham, D.E. The isolation of high molecular weight DNA from whole organisms or large tissue masses/ D.E. Graham // Anal. Biochem. - 1978. - V. 85. - № 2. - P. 609-613.

129. Greated, A. Complete sequence of the IncP 9 TOL plasmid pWW0 from Pseudomonas putida/ A. Greated, L. Lambertsen, P.A. Williams, C.M. Thomas // Environmental Microbiology. - 2002. - V. 4. - №. 12. - P. 856-871.

130. Gregor, J. Bacterial regulatory networks include direct contact of response regulator proteins: interaction of RegA and NtrX in Rhodobacter capsulatus/ J. Gregor, T. Zeller, A. Balzer, K. Haberzettl, G. Klug // Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology. - 2007. - V. 13. - №. 1-3. - P. 126-139.

131. Hanahan, D. Studies on transformation of E. coli with plasmids/ D. Hanahan // J. Mol. Biol. - 1983. - V. 166. - № 4. - P. 557-580.

132. Hannig, G. Strategies for optimizing heterologous protein expression in Escherichia coli/ G. Hannig, S. C. Makrides // Trends in Biotechnology. - 1998. -V. 16. - №. 2. - P. 54-60.

133. Harayama, S. Transposon mutagenesis analysis of meta-cleavage pathway operon genes of the TOL plasmid of Pseudomonas putida mt-2/ S. Harayama, P.R. Lehrbach, K.N. Timmis // Journal of Bacteriology. - 1984. - V. 160. - №. 1. - P. 251-255.

134. Harayama, S. Evolutionary relationships between catabolic pathways for aromatics: conservation of gene order and nucleotide sequences of catechol oxidation genes of pWW0 and NAH7 plasmids/ S. Harayama, M. Rekik, A. Wasserfallen, A. Bairoch // Molecular and General Genetics MGG. - 1987. - V. 210. - №. 2. - P. 241-247.

135. Harayama, S. Characterization of five genes in the upper-pathway operon of TOL plasmid pWW0 from Pseudomonas putida and identification of the gene products/ S. Harayama, M. Rekik, M. Wubbolts, K. Rose, R.A. Lepik, K.N. Timmis // Journal of Bacteriology. - 1989. - V. 171. - №. 9. - P. 5048-5055.

136. Hardy, R.W.F. Applications of the acetylene-ethylene assay for measurement of nitrogen fixation/ R.W.F. Hardy, R.C. Burns, R.D. Holsten // Soil Biology and Biochemistry. - 1973. - V. 5. - №. 1. - P. 47-81.

137. Hardy, R.W.F. The acetylene-ethylene assay for N2 fixation: laboratory and field evaluation/ R.W.F. Hardy, R.D. Holsten, E.K. Jackson, R.C. Burns // Plant Physiology. - 1968. - V. 43. - №. 8. - P. 1185-1207.

138. Hartmann, L.S. Inferring the evolutionary history of Mo-dependent nitrogen fixation from phylogenetic studies of nifK and nifDK/L.S. Hartmann, S.R. Barnum // Journal of Molecular Evolution. - 2010. - V. 71. - №. 1. - P. 70-85.

139. Hernandez, J.A. NifX and NifEN exchange NifB cofactor and the VK-cluster, a newly isolated intermediate of the iron-molybdenum cofactor biosynthetic pathway/ J.A. Hernandez, R.Y. Igarashi, B. Soboh, L. Curatti, D.R. Dean, P.W. Ludden, L.M. Rubio // Molecular Microbiology. - 2007. - V. 63. - №. 1. - P. 177-192.

140. Herrmann, G. Energy conservation via electron-transferring flavoprotein in anaerobic bacteria/ G. Herrmann, E. Jayamani, G. Mai, W. Buckel // Journal of Bacteriology. - 2008. - V. 190. - №. 3. - P. 784-791.

141. Hirsch, A. M. Tansley review no. 40. Developmental biology of legume nodulation/ A.M. Hirsch // New Phytologist. - 1992. - V. 122. - №2. - P. 211-237.

142. Hodkinson, B.P. Lichen-symbiotic cyanobacteria associated with Peltigera have an alternative vanadium-dependent nitrogen fixation system/ B.P. Hodkinson, J.L. Allen, L.L. Forrest, B. Goffinet, E. Serusiaux, O.S. Andresson, V. Miao, J.P. Bellenger, F. Lutzoni // European Journal of Phycology. - 2014. - V. 49. - №. 1. -P. 11-19.

143. Hoffman, B.M. Mechanism of nitrogen fixation by nitrogenase: the next stage/ B.M. Hoffman, D. Lukoyanov, Z.Y. Yang, D.R. Dean, L.C. Seefeldt // Chemical Reviews. - 2014. - V. 114. - №. 8. - P. 4041-4062.

144. Hoffmann, M.C. Coordinated expression of fdxD and molybdenum nitrogenase genes promotes nitrogen fixation by Rhodobacter capsulatus in the presence of oxygen/ M.C. Hoffmann, A. Muller, M. Fehringer, Y. Pfander, F. Narberhaus, B. Maserpohl // Journal of Bacteriology. - 2014. - V. 196. - №. 3. -P. 633-640.

145. Hu, Y. Characterization of Azotobacter vinelandii nifZ deletion strains indication of stepwise MoFe protein assembly/ Y. Hu, A.W. Fay, P.C. Dos Santos, F. Naderi, M.W. Ribbe // Journal of Biological Chemistry. - 2004. - V. 279. - №. 52. - P. 54963-54971.

146. Hu, Y. P-cluster maturation on nitrogenase MoFe protein/ Y. Hu, A.W. Fay, C.C. Lee, M.W. Ribbe // PNAS. - 2007. - V. 104. - №. 25. - P. 10424-10429.

147. Huang, T.C. Organization and expression of nitrogen-fixation genes in the aerobic nitrogen-fixing unicellular cyanobacterium Synechococcus sp. strain RF-1 T.C. Huang, R.F. Lin, M.K. Chu, H.M. Chen // Microbiology. - 1999. - V. 145. -№. 3. - P. 743-753.

148. Ishida, M.L. Identification and characterization of the two-component NtrY/NtrX regulatory system in Azospirillum brasilense/ M.L. Ishida, M.C. Assumpao, H.B. Machado, E.M. Benelli, E.M. Souza, F.O. Pedrosa // Brazilian Journal of Medical and Biological Research. - 2002. - V. 35. - №. 6. - P. 651-661.

149. Jones, P.G. Induction of proteins in response to low temperature in Escherichia coli/ P.G. Jones, R.A. VanBogelen, F.C. Neidhardt // Journal of Bacteriology. - 1987. - V. 169. - №. 5. - P. 2092-2095.

150. Kaminski, P.A. Regulation of free-living and symbiotic nitrogen fixation in Azorhizobium caulinodans/ P.A. Kaminski, N. Michel-Reydellet, N. Desnoues, C. Elmerich // Nitrogen Fixation: Fundamentals and Applications. -1995. - P. 183187.

151. Kaminski, P.A. Characterization of the fixABC region of Azorhizobium caulinodans ORS571 and identification of a new nitrogen fixation gene/ P.A. Kaminski, F. Norel, N. Desnoues, A. Kush, G. Salzano, C. Elmerich // Molecular and General Genetics MGG. - 1988. - V. 214. - №. 3. - P. 496-502.

152. Keasling J.D. Gene-expression tools for the metabolic engineering of bacteria // Trends in biotechnology. - 1999. - V. 17. - №. 11. - P. 452-460.

153. Kennedy, C. Activation of nif gene expression in Azotobacter by the nifA gene product of Klebsiella pneumonia/ C. Kennedy, R.L. Robson // Nature. -1983. - V. 301. - №. 5901. - P. 626.

154. Kessler, P.S. Ammonia switch-off of nitrogen fixation in the methanogenic archaeon Methanococcus maripaludis: mechanistic features and requirement for the novel GlnB homologues, NifI1 and NifI2/ P.S. Kessler, C. Daniel, J.A. Leigh // Journal of Bacteriology. - 2001. - V. 183. - №. 3. - P. 882-889.

155. Khlebnikov, A. Homogeneous expression of the PBAD promoter in Escherichia coli by constitutive expression of the low-affinity high-capacity AraE transporter/ A. Khlebnikov, K.A. Datsenko, T. Skaug, B.L. Wanner, J.D. Keasling // Microbiology. - 2001. - V. 147. - №. 12. - P. 3241-3247.

156. Khlebnikov, A. Modulation of gene expression from the arabinose-inducible araBAD promoter/ A. Khlebnikov, T. Skaug, J.D. Keasling // Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. - 2002. - V. 29. - №. 1. - P. 34-37.

157. Kim, S. Evidence for the direct interaction of the nifW gene product with the MoFe protein/ S. Kim, B.K. Burgess // Journal of Biological Chemistry. - 1996. -V. 271. - №. 16. - P. 9764-9770.

158. Kim, Y.M. Constitutive expression of nitrogenase system in Klebsiella oxytoca by gene targeting mutation to the chromosomal nifLA operon/ Y.M. Kim, M. Hidaka, H. Masaki, T. Beppu, T. Uozumi // Journal of Biotechnology. - 1989.

- V. 10. - №. 3-4. - P. 293-301.

159. King, B.J. Regulation of O2 concentration in soybean nodules observed by in situ spectroscopic measurement of leghemoglobin oxygenation/ B.J. King, S. Hunt, G.E. Weagle, K.B. Walsh, R.H. Pottier, D.T. Canvin, D.B. Layzell // Plant Physiology. - 1988. - V. 87. - №. 2. - P. 296-299.

160. Kumar, C.M.S. Prokaryotic Multiple Chaperonins: The Mediators of Functional and Evolutionary Diversity/ C.M.S. Kumar // Prokaryotic Chaperonins.

- 2017. - P. 39-51.

161. Larkin, M.A. Clustal W and Clustal X version 2.0/ M.A. Larkin, G. Blackshields, N.P. Brown, R. Chenna, P.A. McGettigan, H. McWilliam, F. Valentin, I.M. Wallace, A. Wilm, R. Lopez, J.D. Thompson, T.J. Gibson, D.G. Higgins // Bioinformatics. - 2007. - V. 23. - №. 21. - P. 2947-2948.

162. Liang, Y. Nitrogen-fixing bacterial communities exhibit strong spatial structure along a slope gradient in karst shrublands ecosystem/ Y. Liang, X. He, X. Chen, Y. Hu, Y. Su // Polish Journal of Environmental Studies. - 2019. - V. 28. -№. 5. - P. 3369-3376.

163. Liao, C.H. Nitrogen regulator GlnR controls uptake and utilization of non-phosphotransferase-system carbon sources in actinomycetes/ C.H. Liao, L. Yao, Y. Xu, W.B. Liu, Y. Zhou, B.C. Ye // PNAS. - 2015. - V. 112. - №. 51. - P. 1563015635.

164. Lin, J.J. Electrotransformation of Agrobacterium/ J.J. Lin // Electroporation Protocols for Microorganisms. Methods in Molecular Biology. - 1995. -V. 47. - P. 171-178.

165. Link, T.M. Structure of Escherichia coli Hfq bound to polyriboadenylate RNA/ T.M. Link, P. Valentin-Hansen, R.G. Brennan // PNAS. - 2009. - V. 106. -№. 46. - P. 19292-19297.

166. Lois, A.F. Autophosphorylation and phosphatase activities of the oxygen-sensing protein FixL of Rhizobium meliloti are coordinately regulated by oxygen/ A.F. Lois, M. Weinstein, G.S. Ditta, D.R. Helinski // Journal of Biological Chemistry. - 1993. - V. 268. - №. 6. - P. 4370-4375.

167. Martinez-Argudo, I. The NifL-NifA system: a multidomain transcriptional regulatory complex that integrates environmental signals/ I. Martinez-Argudo, R. Little, N. Shearer, P. Johnson, R. Dixon // Journal of bacteriology. - 2004. - V. 186. - №. 3. - P. 601-610.

168. Masepohl B. Regulation of nitrogen fixation in photosynthetic purple nonsulfur bacteria/ B. Masepohl // Modern Topics in the Phototrophic Prokaryotes. - 2017. - P. 1-25.

169. Mermod, N. Vector for regulated expression of cloned genes in a wide range of gram-negative bacteria/ N. Mermod, J.L. Ramos, P.R. Lehrbach, K.N. Timmis // Journal of Bacteriology. - 1986. - V. 167. - №. 2. - P. 447-454.

170. Mitrophanov, A.Y. Signal integration in bacterial two-component regulatory systems/ A.Y. Mitrophanov, E.A. Groisman // Genes & Development. - 2008. - V. 22. - №. 19. - P. 2601-2611.

171. Money, T. Isolation and properties of the complex between the enhancer binding protein NifA and the sensor NifL/ T. Money, T. Jones, R. Dixon, S. Austin // Journal of Bacteriology. - 1999. - V. 181. - №. 15. - P. 4461-4468.

172. Mongiardini, E.J. The rhizobial adhesion protein RapA1 is involved inadsorption of rhizobia to plant roots but not in nodulation/ E.J. Mongiardini, N. Ausmees, J. Perez-Gimenez // FEMS Microbiol Ecol. - 2008. - V. 65. - P. 279288.

173. Mortenson, L.E. Structure and function of nitrogenase/ L.E. Mortenson, R.N.F. Thorneley // Annual Review of Biochemistry. - 1979. - V. 48. - №. 1. - P. 387-418.

174. Moshiri, F. The "nitrogenase-protective" FeSII protein of Azotobacter vinelandii: overexpression, characterization, and crystallization/ F. Moshiri, B.R. Crouse, M.K. Johnson, R.J. Maier // Biochemistry. - 1995. - V. 34. - №. 40. - P. 12973-12982.

175. Moshiri, F. The FeSII protein of Azotobacter vinelandii is not essential for aerobic nitrogen fixation, but confers significant protection to oxygen-mediated inactivation of nitrogenase in vitro and in vivo/ F. Moshiri, J.W. Kim, C. Fu, R.J. Maier // Molecular Microbiology. - 1994. - V. 14. - №. 1. - P. 101-114.

176. Nair, D.N. Impact of endophytic microorganisms on plants, environment and humans/ D.N. Nair, S. Padmavathy // The Scientific World Journal. - 2014. - V. 2014. - P. 1-11.

177. Nellen-Anthamatten, D. Bradyrhizobium japonicum FixK2, a crucial distributor in the FixLJ-dependent regulatory cascade for control of genes inducible by low oxygen levels/ D. Nellen-Anthamatten, P. Rossi, O. Preisig, I. Kullik, M. Babst, H.M. Fischer, H. Hennecke // Journal of Bacteriology. - 1998. -V. 180. - №. 19. - P. 5251-5255.

178. Nicholas, D.J.D. Nitrogen fixation in extracts of Azotobacter vinelandii/ D.J.D. Nicholas, D.J. Fisher // Journal of the Science of Food and Agriculture. -1960. - V. 11. - №. 10. - P. 603-608.

179. Nogales, J. Rhizobium tropici genes involved in free-living salt tolerance are required for the establishment of efficient nitrogen-fixing symbiosis with Phaseolus vulgaris/ J. Nogales, R. Campos, H. BenAbdelkhalek, J. Olivares, C.

Luch, J. Sanjuan // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2002. - V. 15. - №. 3.

- P. 225-232.

180. Noonan, B. Ammonia regulation of the Rhizobium meliloti nitrogenase structural and regulatory genes under free-living conditions: Involvement of the fixL gene product?/ B. Noonan, M. Motherway, F. O'Gara // Molecular and General Genetics MGG. - 1992. - V. 234. - №. 3. - P. 423-428.

181. Nukui, N. Expression of the 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase gene requires symbiotic nitrogen-fixing regulator gene nifA2 in Mesorhizobium loti MAFF303099/ N. Nukui, K. Minamisawa, S.I. Ayabe, T. Aoki // Applied and Environmental Microbiology. - 2006. - V. 72. - №. 7. - P. 49644969.

182. Oelze, J. Respiratory protection of nitrogenase in Azotobacter species: is a widely held hypothesis unequivocally supported by experimental evidence?/ J. Oelze // FEMS Microbiology Reviews. - 2000. - V. 24. - №. 4. - P. 321-333.

183. Oldroyd, G.E.D., The rules of engagement in the legume-rhizobial symbiosis/ G.E.D Oldroyd, J.D. Murray, P.S. Poole, J.A. Downie // Annual Review of Genetics. - 2011. - V. 45. - P. 119-144.

184. Oliveira, M.A.S. Role of conserved cysteine residues in Herbaspirillum seropedicae NifA activity/ M.A.S. Oliveira, V.A. Baura, B. Aquino, L.F. Huergo, M.A.S. Kadowaki, L.S. Chubatsu, E.M. Souza, R. Dixon, F.O. Pedrosa, R.Wassem, R.A. Monteiro // Research in Microbiology. - 2009. - V. 160. - №. 6.

- P. 389-395.

185. Onishchuk, O.P. Nodulation competitiveness of nodule bacteria: Genetic control and adaptive significance/ O.P. Onishchuk, N.I. Vorobyov, N.A. Provorov // Applied Biochemistry and Microbiology. - 2017. - V. 53. - №. 2. - P. 131-139.

186. Ormeno-Orrillo, E. Taxonomy of rhizobia and agrobacteria from the Rhizobiaceae family in light of genomics/ E. Ormeno-Orrillo, L.E. Servín-Garcidueñas, M.A. Rogel, V. González, H. Peralta, J. Mora, J. Martínez-Romero, E. Martínez-Romero // Systematic and Applied Microbiology. - 2015. - V. 38. -№. 4. - P. 287-291.

187. Pabo, C.O. Protein-DNA recognition/ C.O. Pabo, R.T. Sauer // Annual Review of Biochemistry. - 1984. - V. 53. - №. 1. - P. 293-321.

188. Paschen, A. Rhodobacter capsulatus nifA mutants mediating nif gene expression in the presence of ammonium/ A. Paschen, T. Drepper, B. Masepohl, W. Klipp // FEMS Microbiology Letters. - 2001. - V. 200. - №. 2. - P. 207-213.

189. Patschkowski, T. Rhizobium leguminosarum bv. viciae contains a second fnr/fixK-like gene and an unusual fixL homologue/ T. Patschkowski, A. Schlüter, U.B. Priefer // Molecular Microbiology. - 1996. - V. 21. - №. 2. - P. 267-280.

190. Paul, W. The roles of the nifW, nifZ and nifM genes of Klebsiella pneumoniae in nitrogenase biosynthesis/ W. Paul, M. Merrick // The FEBS Journal. - 1989. - V. 178. - №. 3. - P. 675-682.

191. Paustian, T.D. Purification and characterization of the nifN and nifE gene products from Azotobacter vinelandii mutant UW45/ T.D. Paustian, V.K. Shah, G.P. Roberts // PNAS. - 1989. - V. 86. - №. 16. - P. 6082-6086.

192. Pawlowski, K. Characterization of a novel Azorhizobium caulinodans ORS571 two-component regulatory system, NtrY/NtrX, involved in nitrogen fixation and metabolism/ T.D. Paustian, U. Klosse, F.J. De Bruijn // Molecular and General Genetics MGG. - 1991. - V. 231. - №. 1. - P. 124-138.

193. Pedraza, R.O. Recent advances in nitrogen-fixing acetic acid bacteria/ R.O. Pedraza // International Journal of Food Microbiology. - 2008. - V. 125. - №. 1. -P. 25-35.

194. Perret, X. Molecular basis of symbiotic promiscuity/ X. Perret, C. Staehelin, W.J. Broughton // Microbiology and Molecular Biology Reviews. - 2000. - V. 64. - №. 1. - P. 180-201.

195. Peters, G.A., The Azolla-Anabaena symbiosis: basic biology/ G.A. Peters, J.C. Meeks // Annual Review of Plant Biology. - 1989. - V. 40. - №. 1. - P. 193210.

196. Pioszak, A.A. The Escherichia coli PII signal transduction protein regulates the activities of the two-component system transmitter protein NRII by direct

interaction with the kinase domain of the transmitter module/ A.A. Pioszak, P. Jiang, A.J. Ninfa // Biochemistry. - 2000. - V. 39. - №. 44. - P. 13450-13461.

197. Provorov, N.A. Evolution of symbiotic bacteria within the extra-and intracellular plant compartments: experimental evidence and mathematical simulation (mini-review)/ N.A. Provorov, A.V. Tsyganova, N.J. Brewin, V.E. Tsyganov, N.I. Vorobyov // Symbiosis. - 2012. - V. 58. - №. 1-3. - P. 39-50.

198. Puhler, A. Fine structure analysis of the gene region for N2-fixation (nif) of Klebsiella pneumonia/ A. Puhler, W. Klipp // Biology of Inorganic Nitrogen and Sulfur. - Springer, Berlin, Heidelberg. - 1981. - P. 276-286.

199. Puhler, A. Genetics of nitrogen fixation in free-living organisms/ A. Puhler, W. Klipp // Nitrogen Fixation. - Springer, Boston, MA. - 1983. - P. 111-133.

200. Ramos, J.L. Regulatory circuits controlling transcription of TOL plasmid operon encoding meta-cleavage pathway for degradation of alkylbenzoates by Pseudomonas/ J.L. Ramos, N. Mermod, K.N. Timmis // Molecular Microbiology. - 1987. - V. 1. - №. 1. - P. 293-300.

201. Ramsay, J.P. A widely conserved molecular switch controls quorum sensing and symbiosis island transfer in Mesorhizobium loti through expression of a novel antiactivator/ J.P. Ramsay, A.S. Major, V.M. Komarovsky, J.T. Sullivan, R.L. Dy, M.F. Hynes, G.P.C. Salmond, C.W. Ronson // Molecular Microbiology. - 2013. -V. 87. - №. 1. - P. 1-13.

202. Reed, S.C. Functional ecology of free-living nitrogen fixation: a contemporary perspective/ S.C. Reed, C.C. Cleveland, A.R. Townsend // Annu Rev Ecol Evol Syst. - 2011. - V. 42. - P. 489-512.

203. Rehder, D. Vanadium nitrogenase/ D. Rehder // Journal of Inorganic Biochemistry. - 2000. - V. 80. - №. 1-2. - P. 133-136.

204. Remigi, P. Transient hypermutagenesis accelerates the evolution of legume endosymbionts following horizontal gene transfer/ P. Remigi, D. Capela, C. Clerissi, L. Tasse, R. Torchet, O. Bouchez, J. Batut, S. Cruveiller, E.P.C. Rocha, C. Masson-Boivin // PLoS Biology. - 2014. - V. 12. - №. 9. - P. e1001942.

205. Remigi, P. Symbiosis within symbiosis: evolving nitrogen-fixing legume symbionts/ P. Remigi, J. Zhu, J.P.W. Young, C. Masson-Boivin // Trends in Microbiology. - 2016. - V. 24. - №. 1. - P. 63-75.

206. Reutimann, L. Autoregulation of fixK 2 gene expression in Bradyrhizobium japonicum/ L. Reutimann, S. Mesa, H. Hennecke // Molecular Genetics and Genomics. - 2010. - V. 284. - №. 1. - P. 25-32.

207. Reyes-González, A. Expanding the regulatory network that controls nitrogen fixation in Sinorhizobium meliloti: elucidating the role of the two-component system hFixL-FxkR/ A. Reyes-González, C. Talbi, S. Rodríguez, P. Rivera, D. Zamorano-Sánchez, L. Girard // Microbiology. - 2016. - V. 162. - №. 6. - P. 979988.

208. Ribbe, M. N2 fixation by Streptomyces thermoautotrophicus involves a molybdenum-dinitrogenase and a manganese-superoxide oxidoreductase that couple N2 reduction to the oxidation of superoxide produced from O2 by a molybdenum-CO dehydrogenase/ M. Ribbe, D. Gadkari, O. Meyer // Journal of Biological Chemistry. - 1997. - V. 272. - №. 42. - P. 26627-26633.

209. Ronson, C.W. Rhizobium meliloti ntrA (rpoN) gene is required for diverse metabolic functions/ C.W. Ronson, B.T. Nixon, L.M. Albright, F.M. Ausubel // Journal of Bacteriology. - 1987. - V. 169. - №. 6. - P. 2424-2431.

210. Rubio, L.M. Biosynthesis of the iron-molybdenum cofactor of nitrogenase/ L.M. Rubio, P.W. Ludden // Annu. Rev. Microbiol. - 2008. - V. 62. - P. 93-111.

211. Sambrook, J. Molecular cloning: a laboratory manual/ J. Sambrook, E.F. Fritsch, T. Maniatis // Cold Spring Harbor Laboratory Press. - 1989. - 479 p.

212. Sanchez, F. Control of nodulin genes in root-nodule development and metabolism/ F. Sanchez, J.E. Padilla, H. Perez, M. Lara // Annual Review of Plant Biology. - 1991. - V. 42. - №. 1. - P. 507-528.

213. Schmid, M. Molecular phylogeny and ecology of root associated diazotrophic a-and в-proteobacteria/ M. Schmid, A. Hartmann // Associative and Endophytic Nitrogen-fixing Bacteria and Cyanobacterial Associations. - Springer, Dordrecht, 2007. - P. 21-40.

214. Schneider, K.C. Nitrogen fixation by cell-free preparations from microorganisms/ K.C. Schneider, C. Bradbeer, R.N. Singh, L.C. Wang, P.W. Wilson, R.H. Burris // PNAS. - 1960. - V. 46. - №. 5. - P. 726-733.

215. Schreiber, F. Phenotypic heterogeneity driven by nutrient limitation promotes growth in fluctuating environments/ F. Schreiber, S. Littmann, G. Lavik, S. Escrig, A. Meibom, M.M.M. Kuypers., M. Ackermann // Nature Microbiology. - 2016. - V. 1. - №. 6. - P. 16055.

216. Schumacher, M.A. Structures of the pleiotropic translational regulator Hfq and an Hfq-RNA complex: a bacterial Sm-like protein/ M.A. Schumacher, R.F. Pearson, T. Moller, P. Valentin-Hansen, R.G. Brennan // The EMBO Journal. -2002. - V. 21. - №. 13. - P. 3546-3556.

217. Sealey P.G. Gel electrophoresis of DNA / P. G. Sealey, E. M. Southern / In: gel electrophoresis of nucleic acids. A practical approach. IRL Press. - Oxford. -1982. - P. 3976;

218. Seefeldt, L.C. Mechanism of Mo-dependent nitrogenase/ L.C. Seefeldt, B.M Hoffman., D.R. Dean // Annual Review of Biochemistry. - 2009. - V. 78. - P. 701-722.

219. Shah, V.K. Requirement of NifX and other nif proteins for in vitro biosynthesis of the iron-molybdenum cofactor of nitrogenase/ V.K. Shah, P. Rangaraj, R. Chatterjee, R.M. Allen, J.T. Roll, G.T. Roberts, P.W. Ludden // Journal of Bacteriology. - 1999. - V. 181. - №. 9. - P. 2797-2801.

220. Sletta, H. Broad-host-range plasmid pJB658 can be used for industrial-level production of a secreted host-toxic single-chain antibody fragment in Escherichia coli/ H. Sletta, A. Nedal, T.E.V. Aune, H. Hellebust, S. Hakvag, R. Aune, T.E. Ellingsen, S. Valla, T. Brautaset // Applied and Environmental Microbiology. -2004. - V. 70. - №. 12. - P. 7033-7039.

221. Smercina, D. N. To fix or not to fix: controls on free-living nitrogen fixation in the rhizosphere/ D. N. Smercina, S.E. Evans, M.L. Friesen, L.K. Tiemann // Appl. Environ. Microbiol. - 2019. - V. 85. - №. 6. - P. e02546-18.

222. Smit, G. Molecular mechanisms of attachment of Rhizobium bacteria to plant roots/ G. Smit, S. Swart, B.J.J. Lugtenberg, J.W. Kijne // Molecular Microbiology. - 1992. - V. 6. - №. 20. - P. 2897-2903.

223. Soderback, E. The redox and fixed nitrogen-responsive regulatory protein NifL from comprises discrete flavin and nucleotide-binding domains/ E. Soderback, F. Reyes-Ramirez, T. Eydmann, S. Austin, S. Hill, R. Dixon // Molecular Microbiology. - 1998. - V. 28. - №. 1. - P. 179-192.

224. Sohm, J.A. Emerging patterns of marine nitrogen fixation/ J.A. Sohm, E.A. Webb, D.G. Capone // Nature Reviews Microbiology. - 2011. - V. 9. - №. 7. - P. 499.

225. Soper, T. Positive regulation by small RNAs and the role of Hfq/ T. Soper, P. Mandin, N. Majdalani, S. Gottesman, S.A. Woodson // PNAS. - 2010. - V. 107. - №. 21. - P. 9602-9607.

226. Sousa, E.H.S. Signal transduction and phosphoryl transfer by a FixL hybrid kinase with low oxygen affinity: importance of the vicinal PAS domain and receiver aspartate/ E.H.S. Sousa, J.R. Tuckerman, A.C.S. Gondim, G. Gonzalez, M.A. Gillez-Gonzalez // Biochemistry. - 2013. - V. 52. - №. 3. - P. 456-465.

227. Sprent, J.I. Legume evolution: where do nodules and mycorrhizas fit in?/ J.I. Sprent, E.K. James // Plant Physiol. - 2007. - V. 144. - P. 575-581.

228. Steenhoudt, O. Azospirillum, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects/ Steenhoudt O., Vanderleyden J. // FEMS Microbiology Reviews. - 2000. - V. 24. - №. 4. - P. 487-506.

229. Stott, D.I. Immunoblotting and dot blotting/ D.I. Stott // Journal of Immunological Methods. - 1989. - V. 119. - №. 2. - P. 153-187.

230. Sullivan, J.T. The NifA-RpoN regulon of Mesorhizobium loti strain R7A and its symbiotic activation by a novel LacI/GalR-family regulator/ J.T. Sullivan, S.D. Brown, C.W. Ronson // PLoS One. - 2013. - V. 8. - №. 1. - P. e53762.

231. Szeto, W.W. Identification and characterization of the Rhizobium meliloti ntrC gene: R. meliloti has separate regulatory pathways for activation of nitrogen

fixation genes in free-living and symbiotic cells/ W.W. Szeto, B.T. Nixon, C.W. Ronson, F.M. Ausubel // Journal of Bacteriology. - 1987. - V. 169. - №. 4. - P. 1423-1432.

232. Tamura, K. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0/ K. Tamura, G. Stecher, D. Peterson, A. Filipski, S. Kumar // Molecular Biology and Evolution. - 2013. - V. 30. - №. 12. - P. 2725-2729.

233. Terpe K. Overview of bacterial expression systems for heterologous protein production: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems/ K. Terpe // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2006. - V. 72. - №. 2. - P. 211.

234. Thorneley, R.N. Kinetics of nitrogenase of Klebsiella pneumoniae. Heterotropic interactions between magnesium-adenosine 5'-diphosphate and magnesium-adenosine 5'-triphosphate/ R.N. Thorneley, A. Cornish-Bowden // Biochemical Journal. - 1977. - V. 165. - №. 2. - P. 255.

235. Torres, M.J. Functional analysis of the copy 1 of the fixNOQP operon of Ensifer meliloti under free-living micro-oxic and symbiotic conditions/ M.J. Torres, A. Hidalgo-García, E.J. Bedmar, M.J. Delgado // Journal of Applied Microbiology. - 2013. - V. 114. - №. 6. - P. 1772-1781.

236. Torres, M.J. Genetic basis for denitrification in Ensifer meliloti/M.J. Torres, M.I. Rubia, T.C. de la Pena, J.J. Pueyo, E.J. Bedmar, M.J. Delgado // BMC Microbiology. - 2014. - V. 14. - №. 1. - P. 142.

237. Towbin, H. Biochemistry electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: Procedure and some applications/ H. Towbin, T. Staehelin, J. Gordon // PNAS. - 1979. - V. 76. - № 9. - P. 4350-4354.

238. Tremblay, P.L. The Rnf complex of Clostridium ljungdahlii is a proton-translocating ferredoxin: NAD+ oxidoreductase essential for autotrophic growth/ P.L. Tremblay, T. Zhang, S.A. Dar, C. Leang, D.R. Lovley // MBio. - 2013. - V. 4. - №. 1. - P. e00406-12.

239. Tsoy, O.V. Nitrogen fixation and molecular oxygen: comparative genomic reconstruction of transcription regulation in alphaproteobacteria/ O.V. Tsoy, D.A.

Ravcheev, J. Cuklina, M.S. Gelfand // Frontiers in Microbiology. - 2016. - V. 7. -P. 1343.

240. Ureta, A. Evidence for conformational protection of nitrogenase against oxygen in Gluconacetobacter diazotrophicus by a putative FeSII protein/ A. Ureta, S. Nordlund // Journal of Bacteriology. - 2002. - V. 184. - №. 20. - P. 5805-5809.

241. Van Dyk, T.K. Responses to toxicants of an Escherichia coli strain carrying a uspA::lux genetic fusion and an E. coli strain carrying a grpE::lux fusion are similar/ T.K. Van Dyk, D.R Smulski., T.R. Reed, S. Belkin, A.C. Vollmer, R.A. La Rossa // Applied and Environmental Microbiology. - 1995. - V. 61. - №. 11. -P. 4124-4127.

242. Vincent, J.M. A manual for the practical study of root nodule bacteria / J. M. Vincent // Oxford: Blackwell Scientific. - 1970. - P.164.

243. Walmsley, J. The role of regulatory genes nifA, vnfA, anfA, nfrX, ntrC, and rpoN in expression of genes encoding the three nitrogenases of Azotobacter vinelandii/ J. Walmsley, A. Toukdarian, C. Kennedy // Archives of Microbiology.

- 1994. - V. 162. - №. 6. - P. 422-429.

244. Wang, D. Symbiosis specificity in the legume-rhizobial mutualism/ D. Wang, S. Yang, F. Tang, H. Zhu // Cellular Microbiology. - 2012. - V. 14. - №. 3.

- P. 334-342.

245. Weese, D.J. Long term nitrogen addition causes the evolution of less cooperative mutualists/ D.J. Weese, K.D. B.T.M. Heath Dentinger, J.A. Lau // Evolution. - 2015. - V. 69. - №. 3. - P. 631-642.

246. Werner, D. Physiology of nitrogen-fixing legume nodules: compartments and functions/ D. Werner // Biological Nitrogen Fixation. - 1992. - P. 399-431.

247. Winther-Larsen, H.C. Parameters affecting gene expression from the Pm promoter in gram-negative bacteria/ H.C. Winther-Larsen, K.D., Josefsen T. Brautaset, S. Valla // Metabolic Engineering. - 2000. - V. 2. - №. 2. - P. 79-91.

248. Worsey, M.J. Regulation of the degradative pathway enzymes coded for by the TOL plasmid (pWWO) from Pseudomonas putida mt-2/ M.J. Worsey, F. C.

Franklin, P. A. Williams // Journal of Bacteriology. - 1978. - V. 134. - №. 3. - P. 757-764.

249. Worsey, M.J. Metabolism of toluene and xylenes by Pseudomonas (putida (arvilla) mt-2: evidence for a new function of the TOL plasmid/ M.J. Worsey, P.A. Williams // Journal of Bacteriology. - 1975. - V. 124. - №. 1. - P. 7-13.

250. Zakhia, F. Characterisation of wild legume nodulating bacteria (LNB) in the infra-arid zone of Tunisia/ F. Zakhia, H. Jeder, O. Domergue, A. Willems, J.C. Cleyet-Marel, M. Gillis, B. Dreyfus, P. de Lajudie // Systematic and Applied Microbiology. - 2004. - V. 27. - №. 3. - P. 380-395.

251. Zamorano-Sánchez, D. FxkR provides the missing link in the fixL-fixK signal transduction cascade in Rhizobium etli CFN42/ D. Zamorano-Sánchez, A. Reyes-González, N. Gómez-Hernández, P. Rivera, D. Georgellis, L. Girard // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2012. - V. 25. - №. 11. - P. 1506-1517.

252. Zhang, X. Alternative nitrogenase activity in the environment and nitrogen cycle implications/ X. Zhang, D.L. McRose, R. Darnajoux, J.P. Bellenger, F.M.M. Morel, A.M.L. Kraepiel // Biogeochemistry. - 2016. - V. 127. - №. 2-3. - P. 189198.

253. Zheng, J.Z. The structure and evolution of beta-rhizobial symbiotic genes deduced from their complete genomes/ J.Z. Zheng, R. Wang, R.R. Liu, J.J. Chen, Q. Wei, X.Y. Wu, X.W. Pang, E.K. James, X.Y. Liu // Immunome research. -2017. - V. 13. - №. 2. doi:10.4172/17457580.1000131.