异源表达芸薹生链格孢谷氨酸脱氢酶基因AbGDH提高水稻氮素利用率的研究（英文）

氮元素是植物生长发育所必需的重要元素之一。高等植物中的NADP(H)型谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, GDH)对NH4~+亲和力较低,因此植物主要通过谷氨酰胺合成酶(GS)/谷氨酸合酶(GOGAT)途径吸收NH4~+。真菌等低等生物中的GDH对NH4~+亲和力较高,所以它们在对NH4~+的利用途径中起着重要作用。本研究克隆了来自芸薹生链格孢(Alternaria brassicicola)的谷氨酸脱氢酶基因(AbGDH),并在水稻(Oryza sativa L. cv. Kitaake)中成功表达。体外酶活性分析表明, AbGDH对NH4~+、α-酮戊二酸和谷氨酸的K_m值分别为2.144±0.141 mmol/L、2.690±0.233 mmol/L和96.772±0.542 mmol/L。体内酶活性测定显示,与野生型相比,过表达AbGDH的水稻有更高的NH4~+亲和力和氨同化能力。此外,水培实验表明,与对照植物相比,转基因幼苗在低氮条件下植物高度和干重显著增加。这些结果说明,在水稻中异源表达AbGDH能促进α-酮戊二酸转化为谷氨酸,并在低氮条件下促进水稻的氨同化,从而提高氮素利用效率。     

外源Spd对盐碱胁迫下番茄幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响

采用水培方法,研究了盐碱与Spd处理对两品种番茄(中杂9号和金棚朝冠)幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响.结果表明:盐碱胁迫下,番茄幼苗干生物量显著减少,植株生长受到抑制;叶片和根系硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性及硝态氮(NO3--N)、全N、全K、Ca2+、Mg2+含量显著降低,铵态氮(NH4+-N)、Na+含量显著增加;两品种叶片及中杂9号根系谷氨酸脱氢酶(GDH)活性显著升高,金棚朝冠根系GDH活性变化不显著;叶片全P含量显著降低,根系全P含量显著升高(金棚朝冠)或无显著变化(中杂9号).Spd处理通过增强NR、GS、GOGAT活性提高了植株对NH4+的同化利用率,有效缓解了盐碱胁迫导致的氮代谢紊乱,进而促进不同器官对P、K、Ca、Mg、Na的吸收、释放或转运,在一定程度上维持了各元素之间的相对平衡,从而增强植株对逆境的适应能力.此外,盐碱对中杂9号的抑制作用及外源Spd对其氮代谢紊乱和营养失衡的缓解作用高于金棚朝冠.     

烤烟叶片衰老期氨气挥发特征及其生理调控研究

以烤烟品种K326为试验材料,利用氨气收集装置测定烟叶的氨气挥发量,并利用谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂(Glufosinate)处理叶片和质外体提取等方法,研究了叶片氨气挥发及其与氮代谢相关生理指标的关系。结果表明:(1)随着叶片的衰老,氨气挥发量在叶龄70d时最大(10.96μg.m-2.h-1),与衰老初期(叶龄40d)相比增加了2.15倍;质外体NH4+浓度和pH、氨气补偿点逐渐上升,GS和硝酸还原酶(NR)活性下降,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性升高,可溶性蛋白和总氮降解,叶片NH4+浓度升高。(2)GS抑制剂处理后,叶片组织NH4+浓度和氨气补偿点升高,氨气挥发量增大,与对照相比差异显著。(3)氨气挥发量与质外体NH4+浓度、质外体pH和氨气补偿点呈极显著或显著正相关,与GS活性呈显著负相关,与GDH活性呈显著正相关,与叶片组织NH4+浓度等其他指标相关性不显著。研究认为,烤烟叶片衰老期间氨挥发量大幅上升,挥发量的大小受气孔氨气补偿点、GS和GDH活性的直接调控,以及其他氮素代谢相关指标的间接调控,其中GS起主导作用。     

厌氧氨氧化菌的中心代谢研究进展

摘要: 厌氧氨氧化是以NH +4为电子供体,以NO－2为电子受体产生N2的生物反应。厌氧氨氧化菌是厌氧氨氧化过程的执行者,在废水生物脱氮和地球氮素循环中扮演着重要角色。研究厌氧氨氧化菌的代谢特性,将有助于理解厌氧氨氧化过程,开发厌氧氨氧化工艺。厌氧氨氧化菌是化能自养型细菌,以CO2或HCO－3为碳源,并通过偶联NH+4氧化和NO －2还原的生物反应获得能量。在NH+4/NO－2的生物氧化还原反应过程中,检出了中间产物N2H4,但未检出其他中间产物(如NH2OH、NO)。此外,由基因组信息推断,厌氧氨氧化菌     

谷氨酸脱氢酶的基本特性及其与疾病的相关研究进展

谷氨酸脱氢酶(GDH)存在于所有生物体中,在三羧酸循环、氨代谢调控、能量产生和信号转导中起着重要作用。关于GDH的研究报道已有很多,涉及到植物氮代谢、微生物生理、动物神经调节以及其本身的生产应用,但有关其与人类疾病间关系的文献综述尚未见报道。在对GDH基本特性进行归纳和总结的基础上,对其与高胰岛素-高血氨综合征、帕金森病,以及不同癌症间关系等方面的最新研究进展进行了综述,以期为相关研究提供参考。     

Ni胁迫对不同基因型谷子幼苗生长及氮素代谢的影响

采用盆栽土培法,研究了不同浓度Ni2+(0、25、50、100、150、200 mg/kg)对4种基因型谷子(13-36、B-7、晋谷51号、晋谷52号)幼苗生长,Ni2+富集与转运能力,叶片中硝态氮、氨态氮、可溶性蛋白质、脯氨酸含量及氮代谢相关酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的影响。结果表明:Ni2+胁迫下,4种基因型谷子幼苗的根长、苗长、生物量随Ni2+浓度增加逐渐降低,体内Ni2+含量逐渐增加,与对照组差异显著(P0.05)。在所试浓度范围内,4种基因型谷子幼苗叶片中的硝态氮含量、NR、GS、GOGAT活性表现为低浓度(25—50mg/kg)增高和高浓度(50—200 mg/kg)降低,而GDH活性在Ni2+浓度为100mg/kg以上时下降,氨态氮含量在50—150 mg/kg处理组中为对照的1.14—3.02倍。不同浓度Ni2+处理后,4种基因型谷子幼苗叶片中的脯氨酸含量均有不同程度的提高,而可溶性蛋白质含量呈明显下降趋势。实验结果证明,Ni2+胁迫抑制了谷子幼苗对硝态氮的吸收,降低了叶片中NR、GS、GOGAT活性,影响了氨的同化作用,使谷子幼苗的氮素代谢发生紊乱,不同基因型谷子对Ni2+胁迫的毒性效应存在差异。4种基因型谷子对Ni2+的耐性顺序为13-36B-7晋谷51晋谷52。     

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO3)2胁迫下甜瓜幼苗NO3--N同化的影响

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.     

外源褪黑素对高温胁迫条件下黄瓜幼苗氮代谢的影响

以‘津优4号’（热敏感型）和‘美国保尔’（耐热型）黄瓜幼苗为试材,研究了叶面喷施褪黑素对高温胁迫条件下黄瓜幼苗氮代谢的影响。结果显示,高温胁迫下,（1）两种黄瓜幼苗硝态氮含量先升高后降低,‘津优4号’总氮和氨态氮含量先下降后持续升高,而‘美国保尔’总氮和氨态氮含量持续上升;（2）两种黄瓜幼苗硝酸还原酶（NR）活性均先上升后下降,而谷氨酰胺合成酶（Gs）、谷氨酸合成酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）均持续下降,‘美国保尔’的4种酶活性下降幅度显著低于‘津优4号’。研究结果表明,叶面喷施褪黑素可有效缓解高温胁迫对NR、GS、GOGAT和GDH的抑制作用,显著增加硝态氮含量,降低氨态氮含量,减轻氨态氮积累对黄瓜幼苗造成的毒害作用,增强高温胁迫条件下黄瓜幼苗氮素的代谢能力,减轻高温胁迫对黄瓜幼苗造成的伤害,提高黄瓜幼苗抵御高温胁迫的能力。     

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO3)2胁迫下甜瓜幼苗NO3——N同化的影响

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.     

外源Spd对盐碱胁迫下番茄幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响

采用水培方法,研究了盐碱与Spd处理对两品种番茄（中杂9号和金棚朝冠）幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响.结果表明： 盐碱胁迫下,番茄幼苗干生物量显著减少,植株生长受到抑制;叶片和根系硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性及硝态氮（NO₃^--N）、全N、全K、Ca²⁺、Mg²⁺含量显著降低,铵态氮（NH₄⁺-N）、Na⁺含量显著增加;两品种叶片及中杂9号根系谷氨酸脱氢酶（GDH）活性显著升高,金棚朝冠根系GDH活性变化不显著;叶片全P含量显著降低,根系全P含量显著升高（金棚朝冠）或无显著变化（中杂9号）.Spd处理通过增强NR、GS、GOGAT活性提高了植株对NH₄⁺的同化利用率,有效缓解了盐碱胁迫导致的氮代谢紊乱,进而促进不同器官对P、K、Ca、Mg、Na的吸收、释放或转运,在一定程度上维持了各元素之间的相对平衡,从而增强植株对逆境的适应能力.此外,盐碱对中杂9号的抑制作用及外源Spd对其氮代谢紊乱和营养失衡的缓解作用高于金棚朝冠.