甜菜谷氨酸合成酶(GOGAT)酶學(xué)特性及氮素對其酶活性的調(diào)控.pdf

1、谷氨酸合成酶(glutamate synthase，GOGAT)是甜菜(Beta vulgaris L.)氮素同化過程中的關(guān)鍵酶，為了進(jìn)一步了解甜菜氮素同化機(jī)制，本研究以雙豐16、甜單1號為試材，采用(NH4)2SO4分級沉淀，凝膠過濾和離子層析三步的方法提取并分離了甜菜葉片中GOGAT的兩同工酶Fd-GOGAT和NADH-GOGAT。明確了葉片和根中GOGAT酶學(xué)特性。并通過研究不同氮素水平0、60、120、180及240kgN/hm

2、2(N0、N60、N120、N180和N240)和N120水平下不同氮素形態(tài)比例(NO3-：NH4+為3:1、2:1、1:1、1:2、1:3)甜菜葉片與塊根中GOGAT活性的變化動態(tài)，明確氮素對GOGAT的調(diào)控，以期為進(jìn)一步完善甜菜氮素?zé)o機(jī)同化的研究，提高甜菜氮素利用效率和塊根品質(zhì)提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下：
　　 通過(NH4)2SO4濃度線性洗脫，成功將Fd-GOGAT和NADH-GOGAT純化并分離，純化程度分別達(dá)到14.

3、1和4.5倍。Fd-GOGAT全酶分子量為214KDa，有兩個亞基，分子量分別為160KDa和54KDa；NADH-GOGAT全酶分子量為183KDa，僅有一個分子量為170KDa的亞基。Fd-GOGAT較NADH-GOGAT穩(wěn)定，最適反應(yīng)溫度為40℃，最適pH為7.7，該酶對底物L(fēng)-谷氨酰胺、α-酮戊二酸和Fd專一，Km分別為2307μmol/L、940μmol/L和2.062μmol/L。NADH-GOGAT最適反應(yīng)溫度為35℃，最

4、適pH為7.3，該酶對底物L(fēng)-谷氨酰胺、α-酮戊二酸和NADH的Km分別為3376/μmol/L、2278μmol/L和4.79μmol/L。
　　 Fd-GOGAT占甜菜功能葉片中GOGAT活性78.04％，在塊根中含量僅為16.39％。NADH-GOGAT在甜菜塊根中占主導(dǎo)地位，含量為84.61％。
　　 葉片中Fd-GOGAT在全生育期內(nèi)表現(xiàn)為單峰曲線變化，峰值出現(xiàn)在7月中旬。與Fd-GOGAT不同，葉片和塊根NA

5、DH-GOGAT活性均呈雙峰曲線變化，兩峰值分別出現(xiàn)在6月下旬和8月下旬，其中，葉片中NADH-GOGAT前一峰值高于后一峰值；塊根NADH-GOGAT則與之相反。
　　 在不同氮素水平下，葉片中Fd-GOGAT和NADH-GOGAT活性在N0～N180范圍內(nèi)隨氮素水平的增加而增加，N180酶活性最高，塊根NADH-GOGAT活性在N0～N120范圍內(nèi)隨氮素水平的增加而增加，N120酶活性最高。
　　 在不同氮素形態(tài)下，

6、葉片中Fd-GOGAT和NADH-GOGAT活性隨NO3-比例的增加而增加，F(xiàn)d-GOGAT在NO3-：NH4+為3:1時活性最高，NADH-GOGAT在NO3-：NH4+為2:1時活性最大。塊根中NADH-GOGAT對NH4+較為敏感，酶活性隨NH4+比例的增加而增加，在NO3-：NH4+為1:2達(dá)到最大值。
　　 在一定范圍內(nèi)塊根產(chǎn)量隨氮素水平的增加而相應(yīng)增加，而塊根含糖率則逐漸降低。不同氮素形態(tài)下，塊根中含糖率隨NH4+濃