異源表達蕓薹生鏈格孢谷氨酸脫氫酶基因AbGDH提高水稻氮素利用率的研究
作者：陳鳴冬; 劉聰; 劉徳榮; 湯琦龍; 林建中; 劉選明 湖南大學生物學院植物功能基因組學和發育調控湖南省重點實驗室; 南長沙410082
摘要：氮元素是植物生長發育所必需的重要元素之一。高等植物中的NADP(H)型谷氨酸脫氫酶(glutamate dehydrogenase,GDH)對NH4^+親和力較低,因此植物主要通過谷氨酰胺合成酶(GS)/谷氨酸合酶(GOGAT)途徑吸收NH4+。真菌等低等生物中的GDH對NH4+親和力較高,所以它們在對NH4^+的利用途徑中起著重要作用。本研究克隆了來自蕓薹生鏈格孢(Alternaria brassicicola)的谷氨酸脫氫酶基因(AbGDH),并在水稻(Oryza sativa L.cv.Kitaake)中成功表達。體外酶活性分析表明,AbGDH對NH4^+、α-酮戊二酸和谷氨酸的Km值分別為2.144±0.141mmol/L、2.690±0.233mmol/L和96.772±0.542mmol/L。體內酶活性測定顯示,與野生型相比,過表達AbGDH的水稻有更高的NH4^+親和力和氨同化能力。此外,水培實驗表明,與對照植物相比,轉基因幼苗在低氮條件下植物高度和干重顯著增加。這些結果說明,在水稻中異源表達AbGDH能促進α-酮戊二酸轉化為谷氨酸,并在低氮條件下促進水稻的氨同化,從而提高氮素利用效率。
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