碳氮代谢论文

9311GSGDH碳氮代谢论文

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【摘要】碳氮代谢作为植物体内最基本的物质和能量代谢过程，不仅影响植物的生长发育，还影响水稻产量和品质的形成。谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸脱氢酶（GDH）是碳氮代谢的关键酶，其表达活性直接影响水稻机体内的碳氮平衡和碳氮代谢过程。本研究以水稻“9311和两优培九”为材料，通过外施不同水平氮素实验，从生理活性、转录和蛋白表达3个水平上分析水稻碳氮代谢过程中相关关键酶的表达情况，特别是对GS和GDH的影响，探讨在不同的氮素处理下GS和GDH在水稻碳氮代谢中的作用及水稻在外界氮素胁迫情况下如何维持碳氮代谢的相对平衡的机制。实验结果如下：1通过测定不同氮素水平处理下淀粉酶活性、转化酶活性、硝酸还原酶活性、GS

活性和GDH活性等，结果表明：随着外源施氮量的增加，水稻体内无机氮的含量增加，硝酸还原酶和GS等氮代谢中的关键酶的活性增加。氮素增加能显著促进光合碳固定、转化酶和淀粉酶等碳代谢关键酶的活性增加，来加速淀粉和蔗糖等的转化，从而为氮代谢提供碳骨架。因此，随着施氮量的增加，氮、碳代谢都会相应加强。由于两优培九和9311对氮素的响应机制不同导致对氮素的利用的差异，两优培九在氮素利用上表现出杂种优势。2通过测定GS和GDH同工酶在不同氮素水平的的表达量，结果表明：低氮处理能显著促进9311和两优培九GS1的mRNA的表达；在9311和两优培九中GS2发挥不同的功能，低氮处理能显著促进9311GS2的mRNA的表达，高氮处理显著促进两

优培九中GS2的mRNA的表达；低氮显著促进两优培九的GDH1、GDH2、GDH3和GDH4的mRNA的表达。高氮处理能促进了两优培九GDH1的mRNA 的表达，抑制了GDH4的mRNA的表达，GS和GDH的同功酶在低氮和高氮处理下，通过不同的响应，来适应外界的胁迫。与1N相比，9311和两优培九的GS1蛋白在1/4N和2N处理下的表达量均升高；两优培九的GDH1蛋白在1/4N处理上调表达的，在2N处理GDH1的蛋白表达量下降的，9311和两优培九的GS1在转录水平和蛋白水平的变化相一致，GDH1在转录水平和蛋白水平的变化表现出差异。两优培九在低、高氮处理下，能做出相应的应答反应，表现出了杂种优势，9311和两优培九具有不同的氮素利用机制。

【关键词】两优培九；9311；GS；GDH；碳氮代谢；

【篇名】不同氮素水平处理对水稻碳氮代谢关键酶GS和GDH 活性及表达的影响

【目录】不同氮素水平处理对水稻碳氮代谢关键酶GS和GDH活性及表达的影响摘要8-9Abstract9-10第一章文献综述11-21 1 谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸脱氢酶（GDH）在碳氮代谢中功能的研究进展11-18 1.1 谷氨酰胺合成酶/

谷氨酸合成酶（GS/GOGAT）循环11 1.2 GS 的分布及定位

11-12 1.3 GS 同工酶的功能12-14 1.4 GS 基因表达的调节14-15 1.5 GDH 的分布及定位15 1.6 GDH 在碳氮代谢中的功能15-16 1.7 GDH 对氨基酸代谢的影响

16-17 1.8 碳氮代谢的平衡和 GDH 旁路途径17-18 2

荧光定量 PCR18-19 2.1 Real-time PCR 的分类

18-19 2.2 应用19 3 Western blotting19 4 本研究的目的和意义19-21第二章不同氮素对水稻碳氮代谢相关关键酶的影响21-35 1 材料与方法21-22 1.1 实验材料21 1.2 材料的预培养与处理21 1.3 测定项目

21-22 1.4 数据处理与分析22 2 结果分析

22-32 2.1 不同的氮素处理对可溶性糖含量的影响

22-23 2.2 不同的氮素处理对淀粉酶活性的影响

23-24 2.3 不同的氮素处理对酸性转化酶和中性转化酶活性的影响24-26 2.4 不同的氮素处理对可溶性蛋白含量的影响26-27 2.5 不同的氮素处理对硝酸还原酶活性的影响

27-28 2.6 不同的氮素处理对谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响28-29 2.7 不同的氮素处理对谷氨酸合成酶（GOGAT）活性的影响29-30 2.8 不同的氮素处理对谷氨酸脱氢酶(GDH）活性的影响30-31 2.9 不同的氮素处理对水稻内源含氮量的影响31 2.10 不同的氮素处理对脯氨酸含量的影响31-32 3 讨论32-35 3.1 碳氮代谢相辅相成的作用32-33 3.2 9311 和两优培九在不同的氮素处理下氮代谢关键酶响应的差异

33-35第三章不同的氮素处理对水稻 GS 和 GDH 同工酶mRNA 表达量的影响35-43 1 材料与方法35-37 1.1 试验材料35 1.2 水稻 RNA 的提取35 1.3 电泳检测

35 1.4 RNA 浓度的测定35-36 1.5 反转录

36 1.6 荧光定量 PCR36-37 2 结果分析

37-42 2.1 不同氮素对水稻 GS1 表达量的影响

37-38 2.2 不同氮素对水稻 GS2 表达量的影响

38-39 2.3 不同氮素对水稻 GDH 表达量的影响

39-42 3 讨论42-43 3.1 不同的氮素处理对 GS 基因转录水平的影响42 3.2 不同的氮素处理对 GDH 基因转录水平的影响42-43第四章不同氮素处理对水稻 GS1 和 GDH1 蛋白表达量的影响43-49 1 材料与方法43-46 1.1 材料43 1.2 蛋白的提取43 1.3 蛋白质浓度的测定

43 1.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳43-45 1.5 转膜

45 1.6 立春红染色45 1.7 封闭45 1.8 一抗孵育45-46 1.9 二抗孵育46 1.10 DAB 显色46 2 结果分析46-48 2.1 不同氮素处理下内参蛋白的变化

46 2.2 不同氮素处理对 GS1 蛋白的影响46-47 2.3 不同氮素处理对 GDH1 的影响47-48 3 讨论48-49 3.1 GS1 对氮素的响应48 3.2 GDH1 对氮素的响应48-49

第五章结论与展望49-51 5.1 结论49-50 5.2 展望

50-51参考文献51-56致谢56-57附录

57-60