农业生物技术学报

作者：罗琼, 何勇, 燕璐, 曾慧, 夏清珊, 王艳, 林建中, 刘选明

单位：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,长沙 410082

关键词：谷氨酸脱氢酶(GDH),原核表达,酶促动力学,氮同化,

基金：国家自然科学基金(31571635; 31871595); 湖南省科技重大专项(2018NK1010); 湖南省自然科学基金 (2020JJ4004); 中国博士后科学基金(2020M682561); 广西水稻遗传育种重点实验室开放课题(2018-05-Z06-KF05); 杂交水稻国家重点实验室(湖南杂交水稻研究中心)开放课题(2019KF02)

谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, GDH)是广泛存在于生物体中与氮代谢相关的酶,而低等生物的GDH基因常被用于改良作物的氮同化效率。为了发掘优质GDH基因用于作物的遗传改良,本研究从禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)中克隆了FgGDH基因,然后原核表达和纯化FgGDH,并在体外酶促反应体系中测定其酶促动力学特性。结果显示,FgGDH催化氨化反应的酶活性显著大于去氨化反应的酶活性,说明FgGDH更倾向于催化NH4+和α-酮戊二酸(α-ketoglutaric acid, 2-OG)合成谷氨酸,促进NH4+的同化。此外,FgGDH对NH4+和2-OG的Km值分别为(3.71±0.21) mmol/L和(6.44±0.32) mmol/L,均显著低于水稻OsGDH4的相应Km值,说明FgGDH对NH4+和2-OG的亲和力显著高于水稻内源GDH,具有较高的氨同化效率。本研究为后续利用FgGDH基因用于水稻等作物氮同化效率的遗传改良提供了理论基础。

来源：2021年第8期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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