谷氨酰胺和一氧化氮信号在不同氮源调控灵芝三萜合成中的作用

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氮是组成生物体的重要元素,参与合成蛋白质、核酸及其他含氮化合物,能够影响细胞生长、代谢等多种生命活动。在真菌中越来越多的研究表明不同氮源培养会对次级代谢产物的积累产生影响。三萜类化合物作为灵芝的次级代谢产物,具有抗肿瘤、免疫调节和降血脂等多重功效。研究发现氮源的改变影响灵芝三萜合成,但其机制并不清楚。灵芝全基因组测序的完成以及遗传转化体系的建立,为深入研究三萜合成的调控机制提供了新的手段。本论文对谷氨酰胺和一氧化氮(NO)信号在不同氮源调控灵芝三萜合成中的作用进行了初步研究。本研究通过对灵芝三萜含量的测定,发现在不同氮源培养条件下灵芝三萜含量显示出了较大差异。随后,对胞内游离氨基酸含量进行检测发现,谷氨酰胺的含量呈现出了较大变化,在硝酸盐培养条件下谷氨酰胺含量显著降低。此外,不同浓度谷氨酰胺作为单一氮源的培养实验中发现高浓度的谷氨酰胺促进灵芝三萜的合成。通过对胞内谷氨酰胺合成与降解酶的分析,发现与谷氨酰胺相比,分别以铵盐、脯氨酸和硝酸盐为唯一氮源培养条件下谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)的酶活都显著升高。在铵盐条件下,添加谷氨酰胺合成酶抑制剂MSX能够降低胞内谷氨酰胺含量,灵芝三萜的积累也显著降低,进一步表明谷氨酰胺可能是不同氮源影响三萜合成过程中的一个重要调节物质。通过构建gs的沉默和过表达转化子,发现gs沉默转化子的生长受到了抑制,铵盐培养条件下三萜含量也显著降低;过表达转化子显示出与之相反的结果。这些结果表明谷氨酰胺参与了不同氮源条件下灵芝三萜合成的调控过程。NO在生物体中广泛参与多种生命活动,而且NO的产生与氮代谢密切相关。NO染色结果显示相比于铵盐,分别以脯氨酸和硝酸盐为唯一氮源培养条件下菌丝内的NO含量均有不同程度的升高。添加NO供体能够显著提高胞内的NO含量,并且抑制三萜积累。进一步实验发现NO含量的增加抑制了胞内谷氨酰胺合成酶的酶活,谷氨酰胺含量减少。实验结果表明NO参与氮源对灵芝三萜的合成调控。同时,NO可能是通过抑制GS酶活,降低胞内谷氨酰胺含量从而抑制灵芝三萜积累。本论文表明,谷氨酰胺和一氧化氮信号参与了不同氮源条件下灵芝三萜合成的调控,初步证明了氮源调控灵芝三萜合成的方式,为进一步研究提供了基础。
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