【摘 要】
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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
【机 构】
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湖南大学生物学院植物功能基因组学和发育调控湖南省重点实验室;
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(31571635,31871595);湖南省科技重大专项(2018NK1010);湖南省自然科学基金资助项目(2017JJ2042);湖南省科技计划重点项目(2017WK2012);长沙市科技计划项目(kq1801001,kq1701028);水稻生物学国家实验室开放课题(150103)~~
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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。
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