真菌GDH在提高農(nóng)作物氮素利用率上的應(yīng)用研究.pdf

1、氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必須的大量元素，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上大量應(yīng)用的元素之一。適當(dāng)?shù)牡适┯每梢蕴岣咿r(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。但與此同時(shí)，氮肥的施用也會(huì)引發(fā)一系列的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題，比如淋失的氮素流入水體或通過氧化進(jìn)入空氣，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化或溫室效應(yīng)等。當(dāng)下，氮污染已經(jīng)成為一種全球性的污染，威脅著整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
　　 谷氨酸脫氫酶(Glutamate dehydrogenase，GDH)是一種催化NH4+和α-酮戊二酸

2、合成谷氨酸或其逆反應(yīng)的酶，在生物的氮循環(huán)代謝途徑中起著重要的作用。本論文下載了NCBI和Uniprot這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中所有的真菌蛋白序列（約200萬條），然后從中鑒定了178個(gè)菌株的295個(gè)GDH，此外還有15條序列由福建農(nóng)林大學(xué)提供。后續(xù)的分析表明，所有真菌GDH可以分為兩個(gè)亞家族:其中一個(gè)亞家族分子量大小約為120KDa，以NADH為輔酶，功能偏向于分解谷氨酸;另一個(gè)亞家族分子量大小約為50KDa，以NADPH為輔酶，主要參與谷氨酸的

3、合成。在兩類GDH中，分子量小的亞家族和大腸桿菌的NADPH依賴GDH在蛋白結(jié)構(gòu)（包括一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)）和活性位點(diǎn)上均有高度的相似性，由此推測(cè)該亞家族GDH和大腸桿菌NADPH依賴GDH一樣，具有高效的同化氮素的潛能。
　　 為驗(yàn)證生物信息學(xué)分析結(jié)果，一個(gè)源自真菌Alternaria brassicicola的GDH被選為代表做實(shí)驗(yàn)分析。體外實(shí)驗(yàn)表明，該酶對(duì)NH4+、α-酮戊二酸和谷氨酸的Km值分別為2.144mM、2.69