生菜硝酸还原酶基因的克隆及高氮水平下外源γ-氨基丁酸对其表达和叶片硝酸盐含量的影响

硝酸还原酶(NR)是硝酸盐代谢的关键酶。该研究在成功克隆生菜NR基因的同时,进行了高氮水平下外源γ-氨基丁酸(GABA)对生菜叶片NR基因表达和NO3--N含量的研究。结果表明:(1)生菜NR基因(GenBank登录号为KP122207)序列长1 791bp,编码585个氨基酸残基,蛋白保守结构域含钼辅蛋白超家族、细胞色素b5超家族和FNR超家族;生菜NR基因与菊苣NR基因亲缘关系最近,序列一致性为93%,与烟草、甜菜、黄瓜、大豆等NR序列的一致性均在80%以上。(2)高氮水平下外源2.5mmol/L GABA处理生菜可诱导NR基因上调表达,并显著提高了生菜叶片NR、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和NH4+-N含量,降低了NO3--N、NO2--N含量;虽然NO3--N含量与NR、GAD、NiR活性、NO2--N、NH4+-N含量均呈显著相关关系,但与NR活性的相关系数最高且达极显著水平。研究认为,高氮水平下外源GABA可通过诱导NR基因上调表达、增强相关酶活性来影响无机氮代谢,从而降低了生菜叶片硝酸盐含量,其中NR在该过程中发挥着至关重要的作用,为生产中GABA的施用及降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量提供了理论依据。