植物中硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用

植物通过硝酸盐同化途径以硝酸盐和氨的形式吸收氮元素。硝酸盐的同化是一个受到严格控制的过程,其中两个先后参加反应的酶——硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)对初级氮的同化起主要调控。在高等植物中,NR和NiR基因的转录及转录后加工受到各种内在和外在因素的影响,翻译后调控是消除亚硝酸盐积累的重要机制。随着分子生物学技术的发展,可以更容易地通过突变体和转基因方式来研究NR和NiR基因的调控。     

Cu-NiR与cd1-NiR——两类反硝化亚硝酸还原酶研究进展

亚硝酸还原酶(Nitrite Reductase,NiR)是自然界氮循环过程中催化亚硝酸盐还原的一类关键酶.其中,nirS和nirK基因编码合成的亚硝酸还原酶Cu-NiR和cd1-NiR是反硝化作用中的限速酶,二者功能类似但结构和辅助因子组成截然不同.研究发现这两类酶对不同环境梯度具有不同的响应机制.因此,本文详述了C...     

微生物亚硝酸盐还原酶的研究进展

亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase,简称NiR,EC1.7.2.1)是催化亚硝酸盐(Nitrite,简称NIT)还原的一类酶,可降解NIT为NO或NH3,是自然界氮循环过程的关键酶。本文详细阐述亚硝酸盐还原酶的分类、结构特点、催化机制以及现阶段的应用领域,为深入研究亚硝酸还原酶提供参考。     

土壤中反硝化酶活性变化与N2O排放的关系

研究施肥条件下,土壤反硝化酶活性硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性及羟胺还原酶(HyR)活性在玉米生长季节中的变化及其与土壤含水量、硝态氮含量、N₂O排放之间的关系。结果表明,3种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响。通过研究3种反硝化酶活性与土壤含水量及N₂O排放量之间的关系后指出,反硝化酶活性变化可作为一个区分旱田N₂O产生途径的指标.     

不同覆盖材料对夏秋苹果根区土壤硝酸盐代谢的影响

以3年生新红星苹果树为试验材料,在春季将稻草苫、农用地毯、透明塑料膜和园艺地布覆盖地表,于夏秋季调查根区土壤硝化-反硝化作用、硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)活性以及铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和植株生长的变化.结果表明: 4种覆盖处理均降低了夏季土壤硝化强度和夏秋之交的土壤NiR活性,提高了秋季土壤铵态氮含量以及夏秋之交的土壤反硝化强度、NR活性和铵态氮含量,降低了夏秋季土壤硝化强度、反硝化强度和NR活性的变异系数;稻草苫提高了夏季和秋季土壤反硝化强度与硝态氮含量,降低了夏季土壤NR和NiR活性;在4种处理中,稻草苫覆盖的土壤硝化与反硝化强度及NR活性在整个夏秋季的变异系数最低;农用地毯降低了夏季土壤反硝化强度,提高了夏季土壤NR和NiR活性、夏秋之交土壤硝态氮含量和秋季土壤反硝化强度;透明塑料膜降低了夏季土壤硝态氮含量,提高了夏季土壤亚硝态氮含量、夏秋之交土壤硝态氮含量以及秋季土壤硝化强度和NiR活性;园艺地布提高了夏季土壤反硝化强度、夏秋之交和秋季土壤的硝化强度以及秋季土壤硝态氮含量.4种覆盖处理均促进了植株生长,其中稻草苫和园艺地布促进新梢和干径增粗的效果更显著;4种覆盖处理对夏秋季土壤硝酸盐代谢的影响不同,但对土壤硝酸盐代谢与转化都具有稳定作用,其中稻草苫的稳定效果最好.     

土壤中反硝化酶活性变化与N2O排放的关系

研究施肥条件下,土壤反硝化酶活性硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性及羟胺还原酶(HyR)活性在玉米生长季节中的变化及其与土壤含水量、硝态氮含量、N₂O排放之间的关系。结果表明,3种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响。通过研究3种反硝化酶活性与土壤含水量及N₂O排放量之间的关系后指出,反硝化酶活性变化可作为一个区分旱田N₂O产生途径的指标.     

氰酸钾对Chlamydomonas reinhardii硝酸还原酶的诱导

单胞绿藻和高等植物一样通过硝酸还原酶(NAD(P)H-NR,EC 1,6.6.2)和亚硝酸还原酶(EC 1.7.7.1)同化硝酸盐(Florencio和Vega1982)。一般来说,硝酸盐是诱导NR活力所必需的。在某些情况下,6-RA等激素、NO_2~-、氯霉素、低pH、某些有机酸和含氮化合物和氮饥饿也     

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。     

大气NO2影响植物生长与代谢的研究进展

二氧化氮(NO₂)是大气氮氧化物之一,是大气气溶胶颗粒形成的主要成分,降低大气NO₂浓度可减轻空气中的雾霾.大气NO₂通过干沉降和湿沉降两种方式降落到植物叶片.植物吸收NO₂后主要通过两种代谢途径来降低空气中NO₂浓度: 一是主要在细胞质和叶绿体中利用还原酶的氮代谢途径,二是在质外体和细胞质中的歧化反应.植物吸收NO₂干扰了植物正常的生长和生理代谢,包括: 植物营养和生殖生长,植物体内硝酸还原酶(NaR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性、氮素吸收、光合等生理代谢过程.对目前国内外有关大气NO₂影响植物生长与代谢的研究进展进行了综述,并对植物吸收NO₂的生理及分子机制的未来研究方向进行了展望.     

大气NO2影响植物生长与代谢的研究进展

二氧化氮(NO₂)是大气氮氧化物之一,是大气气溶胶颗粒形成的主要成分,降低大气NO₂浓度可减轻空气中的雾霾.大气NO₂通过干沉降和湿沉降两种方式降落到植物叶片.植物吸收NO₂后主要通过两种代谢途径来降低空气中NO₂浓度: 一是主要在细胞质和叶绿体中利用还原酶的氮代谢途径,二是在质外体和细胞质中的歧化反应.植物吸收NO₂干扰了植物正常的生长和生理代谢,包括: 植物营养和生殖生长,植物体内硝酸还原酶(NaR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性、氮素吸收、光合等生理代谢过程.对目前国内外有关大气NO₂影响植物生长与代谢的研究进展进行了综述,并对植物吸收NO₂的生理及分子机制的未来研究方向进行了展望.     

硝酸还原酶的研究——Ⅲ.硝酸还原酶钝化蛋白的专一性及其对硝酸还原酶的水解作用

以同样的提取方法,分别从小麦叶片、曼陀罗愈伤组织中提取的硝酸还原酶(NR)钝化蛋白均可明显钝化小麦、水稻、玉米等叶片的NR,而从水稻、豌豆叶片中提取的NR钝化蛋白也均可明显钝化小麦叶片NR的事实显示出植物体内NR钝化蛋白存在的普遍性及不同植物种间这种钝化蛋白作用的共同性。水稻叶片及曼陀罗愈伤组织NR钝化蛋白只能钝化NR,而不能钝化与NR同为植物氮素同化关键酶的亚硝酸还原酶(NiR),小麦叶片NR钝化蛋白只能钝化NR而不能钝化与NR同为诱导酶的α-淀粉酶又表明NR钝化蛋白对NR的钝化作用具有一定的专一性。在小麦叶片NR钝化蛋白(部分Ⅰ)与NR一起保温时,同时加入作为水解酶抑制剂的大豆胰蛋白酶抑制物或丝氨酸酶抑制物PMSF,均可部分解除钝化蛋白的钝化效力,可作为此种钝化蛋白是个水解酶的进一步证明。     

亚精胺和低pH对小麦叶片硝酸还原酶活力的影响

多胺是植物体内的一种生理活性物质,具有多种生理功能,近年来受到人们的重视。已有报道多胺参入植物对逆境的适应以及对光和激素的反应。最近,Young和Galston(1983)指出低pH促进植物体内二胺(putrescine)的形成。在我们的工作中也曾见到低pH对水稻黄化叶片硝酸还原酶的暗诱导有明显促进。本文以小麦叶片为材料,研究了多胺——亚精胺(spermi-dine缩写Spd)和低pH对硝酸还原酶(NR)活力的影响。     

夏季遮阴对茶树茶氨酸合成及其代谢相关基因表达的影响（英文）

为了研究夏季遮阴对茶树茶氨酸代谢途径的影响及对茶树内含物品质的改良作用,本研究以多年实生茶树为研究对象,利用Western blotting检测了夏季遮阴对茶树不同部位中茶氨酸合成酶(TS)、谷氨酰胺合成酶(GS)蛋白表达的影响,确定遮阴有利于嫩叶中TS的表达;随后利用实时荧光定量PCR检测方法探索了茶氨酸代谢途径中相关基因:TS、GS、谷氨酰胺α-酮戊二酸氨基转移酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)以及与氮素吸收和转化密切相关的亚硝酸还原酶(NiR)、精氨酸脱羧酶(ADC),在老、嫩叶中及不同遮阴时期的表达情况。结果表明遮阴有利于嫩叶中TS基因的表达,与叶部氨的再同化作用密切相关的GS、GOGAT和GDH基因均在老叶中有明显增加,而与硝基氮代谢相关的NiR、ADC基因表达在老叶与嫩叶中均明显下降。利用HPLC对遮阴后嫩叶中游离氨基酸含量的检测结果表明,遮阴明显促进茶叶部游离氨基酸总量的提高,其中贡献率最大是茶氨酸。本研究从分子水平上解析了遮阴促进茶叶部茶氨酸积累的调控机制,为今后夏秋茶栽培措施改良和品质改善提供理论基础。     

降水和氮沉降增加对草地土壤酶活性的影响

为探究降水和氮沉降增加对草地生态系统土壤酶活性的影响,于2014年生长季在内蒙古温带典型羊草草原开展了野外原位控制实验。试验共设置降水(对照,W0,自然降水;W15,增加15%的年均降水量)、施氮(对照,CK,0 kg N hm~(-2)a~(-1);低氮,LN,25 kg N hm~(-2)a~(-1);中氮,MN,50 kg N hm~(-2)a~(-1);高氮,HN,100 kg N hm~(-2)a~(-1))及其交互作用等8个不同的处理水平来模拟降水和氮沉降增加的全球变化情景,分别定量探讨了不同水、氮添加条件下草地表层土壤中与氮循环相关的蛋白酶,脲酶,硝酸还原酶,亚硝酸还原酶活性的月动态变化及其与土壤理化性质之间的相关性。研究结果表明:在自然降水条件下,不同施氮水平蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性无显著差异,亚硝酸还原酶活性相比于对照显著降低;在增加降水条件下,不同施氮水平对蛋白酶和硝酸还原酶活性未产生显著性影响,高氮水平显著降低脲酶和亚硝酸还原酶活性。不同施氮水平是否添加降水对亚硝酸还原酶活性无影响,而增添降水使低氮处理的蛋白酶活性和中、高氮处理水平的硝酸还原酶活性增加、高氮处理的脲酶活性降低。降水在影响蛋白酶和硝酸还原酶活性方面具有主效应,氮沉降在影响亚硝酸还原酶活性方面具有主效应,而降水和施氮处理未表现出明显地交互作用。土壤亚硝酸还原酶活性与土壤碳氮比和NH~+_4-N含量极显著正相关,与NO-3-N含量显著正相关。     

铜型亚硝酸还原酶的电子传递模式及催化机理研究进展

亚硝酸还原酶(NiRs)是反硝化过程中的关键作用酶,它使NO2-转变成NO,减轻了水体中的氮污染.根据辅基的不同,NiRs分为血红素cd1型亚硝酸还原酶(cd1-NiRs)和铜型亚硝酸还原酶(Cu-NiRs)两种.Cu-NiRs呈三聚体结构,每个单体都含有两种类型的铜原子,它们在酶催化过程中起着传递电子的重要作用.在催化过程中,Cu-NiRs中部分残基的结构变化有利于催化反应的进行.此文结合Cu-NiRs的最新研究成果,从整体上对其结构特点、电子传递过程及催化机理等研究作了系统地阐述.     

植物组织中硝酸还原酶的提取、测定和纯化

硝酸还原酶是植物氮代谢中十分重要的一个酶,它催化的反应是: NO_3~-+NADfl~++H~+→NO_2~-+NAD+H_2O 植物体内硝酸还原酶活力的高低直接影响到土壤中无机氮的利用率,从而对农作物(特别是谷类作物)的产量和品质发生影响。在作物栽培中,有人把硝酸还原酶活力作为作物的营养指标之一,或者列为农田的一项施肥指标。在作物育种方面。往往籽粒品质好(蛋白含     

精胺和亚精胺对油菜几个生理指标的影响

油菜幼苗期和蕾苔期分别以不同浓度的精胺 (Spm)和亚精胺 (Spd)喷施后 ,幼苗期和蕾苔期的叶绿素含量、硝酸还原酶活性、可溶性糖含量、根系活力均提高 ,以 0 .0 1～ 1mmol·L-1浓度范围的效果最好。在相同浓度条件下 ,Spm的效果优于Spd ,蕾苔期处理的效果优于幼苗期     

不同氮素水平下CO_2倍增对转Bt棉花氮素代谢的影响

通过开顶式CO_2气室研究了盛蕾期转Bt棉花新棉33~B及其对照亲本DP5415的生长势和氮素代谢特征对土壤氮素水平(100和200 mg N·kg~(-1))和CO_2浓度倍增(750和375μl·L~(-1))的生理生态响应.结果表明:CO_2浓度升高可显著提高2种棉花的株高和茎粗,增加生物产量;氮素水平提高可显著增加转Bt棉花的株高、茎粗,以及茎和蕾的鲜质量,而对亲本棉花DP5415的影响不显著;对照棉花DP5415的谷氨酰胺合成酶(GS)活力随大气CO_2浓度的升高而显著降低,随氮素营养的提高而升高,转Bt棉花新棉33~B在低氮条件下,GS活力随大气CO_2浓度的升高而显著增加;大气CO_2浓度升高及氮素营养的增加使盛蕾期转Bt棉花的硝酸还原酶(NR)活力显著增加,DP5415的NR活力也随大气CO_2浓度的升高而显著提高;大气CO_2浓度对2种棉花的亚硝酸还原酶(NiR)活力都有明显的抑制作用,其中,高CO_2浓度条件下,DP5415的NiR活力还随氮素营养的增加而显著下降.可见,大气CO_2浓度升高下,土壤氮素水平变化对转Bt棉花的生长势影响显著,但对其氮素代谢生理的影响较对照亲本棉花小.生产中(尤其是高浓度CO_2环境下),应进一步加强转Bt棉花的氮肥优化管理.

Abstract：

By using open-top chambers, this paper studied the physiological and ecological re-sponses of transgenic Bt cotton cv. 33~B and its parent line non-transgenic cotton cv. DP5415 in their growth potential and nitrogen metabolism to doubled CO_2 concentration (750 μl·L~(-1) vs.375 μl·L~(-1)) and nitrogen fertilization level (200 mg N·kg~(-1)vs. 100 mg N·kg~(-1)). Doubled CO_2 concentration promoted the height-and stem growth and the biomass production of the two eultivars significantly, whereas doubled N fertilization level only had significant positive effects on 33~B. The leaf glutamine synthetase activity (GSA) of DP5415 decreased significantly under doubled CO_2 concentration but increased significantly under doubled N fertilization level, while the GSA of 33~B was significantly higher under doubled CO_2 concentration and low nitrogen fertili-zation level. Both the doubled CO_2 concentration and the doubled nitrogen fertilization level in-creased the leaf nitrate reductase activity (NRA) of 33~B significantly, and the NRA of DP5415 also had a significant increase under doubled CO_2 concentration. Doubled CO_2 concentration had significant inhibitory effects on the leaf nitrite reductase activity (NiRA) of both 33~B and DP5415. The NiRA of DP5415 decreased significantly under doubled CO_2 concentration and N fertilization level. All the results suggested that under doubled CO_2 concentration, N fertilization level had significant effects on the growth potential of transgenic Bt cotton but lesser effects on its nitrogen metabolism, compared with the control non-transgenic cotton. Therefore, in the planting of transgenic Bt cotton, especially,under elevated CO_2 condition, optimized N fertilization should be made.     

纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响

为研究纯化腐植酸(PHA)在不同水平氮胁迫下对黄瓜植株生长和氮代谢的影响,探明PHA对逆境胁迫的缓解作用机制,采用水培方式,选用新泰密刺为供试品种,以正常氮水平(11 mmol·L^-1 NO₃^-)为对照,进行低氮(1.0 mmol·L^-1 NO₃^-)和高氮(101 mmol·L^-1 NO₃^-)胁迫处理,研究纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响.结果表明: 低氮和高氮胁迫均抑制了黄瓜幼苗生长,株高、茎粗、叶面积、干物质积累量均低于正常氮水平处理.施用纯化腐植酸促进了正常氮水平及低氮胁迫下黄瓜干物质积累,在高氮胁迫下差异不显著.PHA影响了黄瓜幼苗NO₃^-的吸收,呈低氮下促进、高氮下抑制吸收的趋势;PHA显著降低了低氮、高氮胁迫下根系和叶片中的铵态氮含量;与正常氮水平相比,低氮、高氮胁迫下根系和叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性及根系中亚硝酸还原酶(NiR)活性均显著降低,PHA不同程度地提高了NR、NiR、GS、GOGAT、GDH活性,还提高了根系和叶片中游离氨基酸、可溶性蛋白的含量.综上,添加PHA缓解了氮胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制作用.     

温度对旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)生长及硝酸还原酶活力的影响

选用东海常见的两种赤潮肇事藻种:旋链角毛藻和米氏凯伦藻,采用一次性培养实验,研究了不同温度对两种赤潮藻生长及硝酸还原酶活力(NRA)的影响.研究结果表明,在10℃~30℃条件下旋链角毛藻均能正常生长,且生长曲线均符合S-logistic2种群增长模型;而米氏凯伦藻在10℃和30℃条件下不能正常生长,在其他温度条件下生长情况与旋链角毛藻相似.温度适宜时,两种藻的硝酸还原酶活力最大值(NRAmax)、最大生长速率(μmax)和终止生物量(Bf)随温度的变化趋势基本一致,说明温度的高低可通过影响细胞硝酸还原酶活力大小间接影响藻类的生长.旋链角毛藻单位体积的NRAmax和最大生长速率均大于米氏凯伦藻,说明旋链角毛藻能够更好地吸收利用硝酸盐.