谷氨酰胺合成酶的研究进展

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1、中国农学通报2010,26(22):45-49ChineseAgriculturalScienceBulletin谷氨酰胺合成酶的研究进展陈胜勇，李观康，汪云，何霭如，陈傲，余小丽（广东省湛江市农业科学研究所，广东湛江524094）摘要：作物对氮素的吸收利用能力是其生长发育及品质形成的重要限制因素之一。谷氨酰胺合成酶（GS）在高等植物氮代谢中起着重要的作用，是氮代谢的关键酶。笔者介绍了GS的结构和类型，并就作物中GS在分子生物学、生物信息学等方面的研究进行了综述。关键词：作物；谷氨酰胺合成酶；氮代谢；分

2、子生物学；生物信息学中图分类号：S5文献标志码：A论文编号：2010-1942TheResearchProgressofGlutamineSynthetaseChenShengyong,LiGuankang,WangYun,HeAiru,ChenAo,YuXiaoli(ZhanjiangInstituteofAgriculturalSciences,ZhanjiangGuangdong524094）Abstract:Nitrogenisoneofthelimitingfactorsforgrowthan

3、ddevelopmentincrop.Glutaminesynthetase(GS)playsakeyroleinnitrogenmetabolisminhigherplantsandisakeyenzymeduringthisprocess.ThispaperintroducedthestructurefunctionanddistributionofGSinhigherplants.Furthermore,theprogressinmolecularbiologyandbioinformaticsw

4、assummarizedbriefly.Keywords:crop;glutaminesynthetase;nitrogenmetabolism;molecularbiology;bioinformatics0引言胺和谷氨酸等有机氮才能为植物体所吸收和利用。谷对于不同作物品质形成来说，除品种等遗传因素氨酰胺合成酶（GS）是参与这一氨同化过程的关键酶，+影响外，许多产中环境和栽培条件以及产后环境因素在ATP供能的情况下，它催化NH4同化成谷氨酰胺。后[1]都会对作物品质产生影响。其中氮肥是影响作物品者又在

5、谷氨酸合酶（GOGAT）的催化下，将其酰胺转移质的重要因素之一，氮肥过高不但导致作物徒长，经济到α-酮戊二酸上，从而生成两分子的谷氨酸。生物化学[2]产量降低，而且导致产量器官硝酸态氮含量超标。及遗传学研究表明，GS和GOGAT构成的循环反应是所以在优质作物生产中，必须探索氮素的调控途径。在正常条件下高等植物氨同化的主要途径。植物体内[3-4]就植物的生长和发育而言，氮素的同化是一个十氮通过谷氨酰胺和谷氨酸的代谢流程如图1所示。分重要的生理过程。其中，无机氮必须同化为谷氨酰此外，GS也是分子生物学中研究

6、基因专一性表达和时图1植物谷氨酰胺合成酶同化途径基金项目：现代农业产业技术体系建设专项经费项目“国家甘薯产业技术体系综合试验站岗位”（nycytx-16-C-12）。第一作者简介：陈胜勇，男，1980年出生，广东湛江人，农艺师，硕士研究生，主要从事作物育种与栽培技术研究。通讯地址：524094广东省湛江市麻章区湛江市农科所，Tel：0759-2727546，E-mail：greenbeanyong@yahoo.com.cn。收稿日期：2010-06-25，修回日期：2010-08-27。N03。＼＼№7

7、光呼吸7天冬酰胺尿素陟圆脯氨酸精氨酸a一酮戊二酸＼t夕‘圆＼／圈谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶循环转氨酶卜圆／陆回八固困匝圃·46·中国农学通报http://www.casb.org.cn[14]空表达及基因表达调控的好模式，因为其表达既有组GS2是核基因编码的叶绿体蛋白。织器官专一性，又受环境（光、氮、二氧化碳等）和发育2.1GS基因的克隆[5]因子的影响。正因如此，植物谷氨酰胺合成酶才成许多植物GS的cDNA和基因组DNA已被克隆，为人们感兴趣的研究热点之一。但做全序列分析的很少。抗PPT培养的苜蓿细胞

8、的1GS的结构和类型GS基因序列分析表明，帽位点到PolyA位点长度是高等植物中的GS全酶均为八聚体，分子量为3820bp，包括12个外显子和11个富含AT的90~320~400kD，一般是由8个分子量为39~45kD的亚基715bp的内含子。引物延伸法鉴定在mRNA5′末端[6]组成。尽管高等植物的GS均由8个亚基组成，却具ATG起始密码前还有1个大的帽位点119~120bp，往有不同的亚基种类，因而存在多种GS同工酶，呈现不上是1个50