植物葉における光呼吸窒素循環系からの窒素の利用に関する研究

植物叶片光呼吸氮循环系统氮素利用研究

• 批准号: 63560065
• 负责人: 山谷 知行
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63560065/
• 关键词: 光呼吸窒素循環系; ミトコンドリア; グルタミン酸脱水素酵素; グルタミン合成酵素; 重窒素; GO-MS; ウエスタンブロッティング; 化学量論

光呼吸代謝過程で、ミトコンドリアで放出されるNH_4^+は、理論上2モルのグリシンからノモルNH_4^+とされる。このNH_4^+の一部は、グルタミン酸脱水素酵素(GDH)の触媒でミトコンドリア内でグルタミン酸に同化され、系外で利用されるモデルを提案した。しかし、ミトコンドリアにはNH_4^+プールや他の系由来のNH_4^+があり、グルタミン酸合成の化学量論的解析はされていなかった。本年度は、エンドウ葉からミトコンドリアを単離し、^<15>Nグリシン(99atom%excess)を与え、生成する^<15>NH_4^+を測定して2^<14>+NH_4^+による重窒素の希釈を検討した。生成した^<15>NH_4^+は、コンウェイ微量拡散装置で回収し、牛肝GDHでグルタミン酸に変換後、ガスクロマトグラフ-質量分析装置で^<15>N濃度を測定した。その結果、約10%の^<15>NH_4^+が内在性の^<14>NH_4^+で希釈されているたとが判明した。従って、以前求められた^<15>Nグリシン由来の^<15>Nグルタミン酸合成量は、約10%低く見積もられていたことになる。また、この系にα-ケトグルタル酸を加えると、約8倍グルタミン酸合成量が増加することも明らかとなった。今後、さらにミトコンドリアによるグリシン/セリンの変換の化学量論的な解析を、詳細に調べ光呼吸系からの窒素利用を明らかにする予定である。他方、放出されるNH_4^+の再同化を分子生物学的に解析するため、同化酵素のGDHとグルタミン合成酵素(GS)をそれぞれ均一に生成し、ウサギに免疫後、抗血清を得た。GS抗血清を用いた検討によると、水稲葉では2個、根では4個のアイソザイムの存在が、二次元電気泳動とウエスタンブロッティングにより確認された。また葉のGSは、in vitro翻訳系を用いた所、分子量のやや大きいプレカーサーとして合成されていた。今後、GSとGDHの発現を、抗体を利用して、蛋白とmRNAに着目して検討する予定である。

Photorespiration で metabolic process, ミ ト コ ン ド リ ア で release さ れ る NH_4 ^ 2 + は, theory モ ル の グ リ シ ン か ら ノ モ ル NH_4 ^ + と さ れ る. こ の NH_4 ^ + の は, グ ル タ ミ ン acid dehydration vegetable enzyme (GDH) の catalyst で ミ ト コ ン ド リ ア within で グ ル タ ミ ン acid に assimilation さ れ, extrasolar で using さ れ る モ デ ル を proposal し た. し か し, ミ ト コ ン ド リ ア に は NH_4 ^ + プ ー ル や he の origin の NH_4 ^ + が あ り, グ ル タ ミ ン acid synthesis の stoichiometry theory of analytic は さ れ て い な か っ た. This year は, エ ン ド ウ leaf か ら ミ ト コ ン ド リ ア を 単 し, ^ < 15 > N グ リ シ ン excess (99 atom %) を and え, generate す る ^ < 15 > NH_4 ^ + を determination し て 2 ^ < > 14 + NH_4 ^ + に よ る heavy smothering element の bush 釈 を beg し 検 た. Generate し た ^ < 15 > NH_4 ^ + は, コ ン ウ ェ イ trace company, dispersion device で 収 back し, cattle liver GDH で グ ル タ ミ ン acid に variations change after, ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ - quality analysis device で ^ < 15 > N concentration determination を し た. そ の results, about 10% の ^ < 15 > NH_4 ^ + が internality の ^ 14 > < NH_4 ^ + で bush 釈 さ れ て い る た と が.at し た. 従 っ て, before め ら れ た ^ < 15 > N グ リ シ ン origin の ^ < 15 > N グ ル タ ミ ン acid synthesis は, about 10% lower く see product も ら れ て い た こ と に な る. ま た, こ の is に alpha ケ ト グ ル タ ル acid を plus え る と, about 8 times グ ル タ ミ ン acid synthesis in が raised add す る こ と も Ming ら か と な っ た. In the future, さ ら に ミ ト コ ン ド リ ア に よ る グ リ シ ン / セ リ ン の variations in chemical quantity theory analytical を な の, detailed に べ photorespiration is か ら の smothering element using を Ming ら か に す る designated で あ る. Fang, release さ れ る NH_4 again ^ + の assimilation を molecular biology に parsing す る た め assimilation and enzyme の GDH と グ ル タ ミ ン synthetase (GS) を そ れ ぞ れ uniform に generated し, ウ サ ギ に after immunization, antiserum を た. GS antiserum を with い た beg に 検 よ る と, water 稲 leaf で は 2, root で は four の ア イ ソ ザ イ ム の が, secondary yuan electric 気 swimming と ウ エ ス タ ン ブ ロ ッ テ ィ ン グ に よ り confirm さ れ た. ま た の GS は, leaves in vitro turn を 訳 department with い た, molecular weight by の や や big き い プ レ カ ー サ ー と し て synthetic さ れ て い た. In the future, GS と GDH の 発 を, antibody を using し て, protein と mRNA に with mesh し て beg す 検 る designated で あ る.