文档介绍：2015年度省自然科学奖推荐项目公示表
项目名称
在AM真菌共生系统中氮载体及其运转模式的发现
推荐单位
浙江师范大学
项目简介
世界上首次实验证明了丛枝菌根菌的根外菌丝(extraradical mycelium,ERM) 对氮的吸收和输送机理,即AM(arbuscular mycorrhiza)真菌在吸收N后储存于Arg,然后由菌丝输送到根内菌丝;Arg也可以在 AM真菌菌丝内双向输运,既可以向根内菌丝也可以向根外菌丝输送。被输运的Arg分子通过Urea循环而代谢分解,释放的氮以NH4+的形式转运给植物宿主。2. 揭示了AM真菌萌发孢子对氮的吸收和代谢的主要代谢途径。在不存在外源氮时,AM真菌萌发孢子以内部储存的脂类所提供的碳,进而整合储存中的氮复合物释放出来的氮合成新生氨基酸Ser和Gly;在分别吸收外源氮NH4+, 尿素和NO3-后,外源氮被吸收、储存在Arg中,并整合到萌发孢子的蛋白中。有机氮(外源Arg或Gln)相对无机氮(尿素, NH4+和NO3-)被AM真菌孢子吸收的更慢。另外,在孢子萌发时, 当NH4+和NO3-同时存在下,其优先利用NH4+。外源葡萄糖和根浸出液对孢子吸收利用氮素具有促进作用。3. 用RT-PCR技术研究了氮吸收途径关键酶的基因表达和调节机理。通过实时定量PCR测定支持了以GS-GOGAT途径进行N同化的观点。通过与已知鸟氨酸氨基转移酶、脲酶辅助蛋白和NH4+输运蛋白等有高度相似性的基因表达揭示了尿素循环的分解代谢作用。
该项目的研究成果自2005年发表以来,已经被350多篇SCI收录文献引用,包括被顶级杂志Annual Review of Plant Biology (Smith,2008),Nature Review〡Microbiology(Parniske,2008)引用转载。同行(Editor of Nature)评价该研究发现将对全球氮的循环产生重要的影响。作者所研究的理论成果(代谢途径模型). Smith and 《Mycorrhizal Symbiosis》(Third Edition,2008),是AM真菌氮代谢理论上的重大突破(见 pp174-176)。项目发表论文17篇,以该理论成果为基础,申报了两项国家发明专利(已经授权)。
主要完***及学术贡献
金海如排名1,教授,浙江师范大学、主要开展研究了AM真菌的根外菌丝(extraradical mycelium,ERM) 对氮的吸收和运转机理,并在世界上率先提出了该共生系统中氮的吸收、运转及其代谢模型。研究证明了精氨酸(Arg)是所有AM真菌菌丝氨基酸中含量最高的,并且证明了精氨酸是氮转运载体。
吉春龙,排名2,研究生,浙江师范大学,以大葱(Allium fistulosum)为宿主植物, 接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal, AM)真菌Glomus intraradices, 采用三室隔离盆栽培养系统, 研究了不同外源氮素吸收的特点。
田萌萌,排名3,研究生,浙江师范大学,发现了不同外源氮对ERM 中精氨酸含量的影响为尿素>Gln>NH4NO3>Arg/Gly>NH4Cl>KNO3, 对菌根中精氨酸含量的影响为Arg>Gln>尿素>NH4NO3>Gly>NH4Cl