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磷酸戊糖途径(OPPP)是植物体内的经典代谢途径之一。糖在代谢的过程中,除了糖酵解-三羧酸循环代谢途径外,另外的一个主要途径即是OPPP。OPPP的一个重要功能即是产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)是OPPP的第一个酶,亦是限速酶,在OPPP中起着决定性的作用。近年来有研究表明G6PD家族中的质体2型G6PD(P2-G6PD,G6PD2与G6PD3)对于外源硝酸盐(NO3-)具有很明显的响应,说明G6PD2与G6PD3可能参与到氮代谢过程中,但是其中的机制与代谢过程仍然不清楚。本文以模式植物拟南芥为材料,通过遗传学、分子生物学及生理生化的方式探究了P2-G6PD参与氮代谢的机制,主要结果如下:1、G6PD2与G6PD3的缺失突变体g6pd2与g6pd3生长在常规土壤培养条件下与野生型(WT,Col-0)无明显表型差异。2、在外源添加谷氨酸(Glu)作为唯一氮源的生长条件下生长时g6pd3与WT出现了明显的表型差异,体现在g6pd3根长较WT明显更短;且幼苗亦出现了明显的差异,在g6pd3中叶绿素含量减少,花青素含量增多;以上结果说明G6PD3可能参与了Glu相关的形态建成过程。3、用NO3-或NH4+作为氮源时,g6pd3与WT间未出现明显的表型差异。4、除了g6pd3以外,另外4个G6PD家族突变体g6pd2、g6pd4、g6pd5、g6pd6在以Glu作为氮源的条件下生长时,与WT无明显表型差异。5、在Glu作为氮源的条件下生长时,G6PD3超表达基因的植株表型与WT无差异,说明提高G6PD3基因的表达量并不能使拟南芥植株更加适应Glu作为氮源的生长条件。6、Glu作为氮源时,g6pd3的侧根数目较WT表现出更大程度地增加,g6pd3根成熟区也出现了更多的侧根原基,并且WT根的伸长区及成熟区细胞明显地长于g6pd3的。7、基因表达检测结果显示,G6PD3基因对于外源NO3-以及Glu都有明显的响应,并且NO3-与Glu诱导的基因并不相同,说明氮代谢相关基因对于这两种氮源会有不同的响应。8、进一步研究表明,除了Glu以外,外源添加缬氨酸(Val)、苏氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)、天冬氨酸(Asp)、脯氨酸(Pro)以及异亮氨酸(Ile)亦会使WT与g6pd3产生明显的表型差异,说明这些氨基酸也参与了拟南芥形态建成过程。综上所述,我们研究发现G6PD3参与了氮代谢相关的形态建成过程。g6pd3表现出对一些氨基酸比WT更明显的不适应性,说明G6PD3可能通过一种特殊的方式参与到了氮代谢中,进而影响植物的形态建成过程。