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

摘要：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Km值分别为2.144±0.141mmol/L、2.690±0.233mmol/L和96.772±0.542mmol/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。