植物硝酸还原酶和亚硝酸还原酶测定

一、概述

硝酸盐是高等植物主要的氮来源，且硝酸盐同化是一个受到高度调控的过程。植物主要以硝酸盐和氨的形式从土壤中吸收氮元素。硝酸盐降解的第一步发生在细胞质中，由硝酸还原酶( nitrate reductase，NR) 将硝酸盐还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐进入叶绿体或质体中，被亚硝酸还原酶( nitrite reductase，NiR) 降解成铵。在植物根细胞中，硝酸盐同化发生在白色体内，这个过程与叶绿体中硝酸盐的同化相似，但是需要氧化戊糖磷酸途径的铁氧还原蛋白-NADPH 氧化还原酶提供还原当量( NADPH)。细胞质中的硝酸盐是初级氮同化的起点。植物体内 NR 和 NiR 活性的调控在初级氮同化的控制中起着非常重要的作用，并显著影响植物的生长发育。

硝酸还原酶结构示意图

亚硝酸还原酶的电子传递体系

二、检测指标

指标	检测方法	样品要求	询价
植物硝酸还原酶	陌凡生物-硝酸还原酶（NR）测定试剂盒	鲜样
植物亚硝酸还原酶	陌凡生物-亚硝酸还原酶（NiR）测定试剂盒

三、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶代谢途径

硝酸盐被特异性的硝酸盐转运蛋白( NRT)高效运输到植物根细胞中，储存在液泡里，在细胞质中被 NR 降解成亚硝酸盐。亚硝酸盐进入根的叶绿体或非绿色组织的质体中，在 6-铁氧还蛋白的帮助下 NiR 将其进一步还原成铵。细胞中发生的从硝酸盐到铵的降解过程分为两步，第一步是NR 将硝酸盐降解成亚硝酸盐； 第二步为NiR 将亚硝酸盐降解成铵。随后在 ATP 供能下，谷氨酰胺合成酶( GS)将谷氨酸和 NH₄⁺ 转换成谷氨酰胺，该过程是在叶绿体、细胞质或根细胞质体中进行的，最终铵参与到氨基酸的合成。谷氨酸合成酶( GOGAT) 可将谷氨酰胺和 α-酮戊二酸转换为两分子的谷氨酸。

谷氨酸合成酶有NADH -GOGAT和Fd -GOGAT两种类型，前者主要存在于高等植物的光合细胞中，以 NADH 为电子供体，活性较高；后者在高等植物光合细胞和非光合细胞中均存在，以还原态的铁氧还蛋白为电子供体，活性较低。此外，当植物细胞中NH₄⁺浓度较高时，NADH 提供电子，NH4+ 还可以由存在于叶绿体和线粒体中的谷氨酸脱氢酶还原为谷氨酸。但谷氨酸脱氢酶与NH₄⁺的亲和度较低。有些氨基酸是在转氨酶的参与下由谷氨酸和酮酸参与形成的。氨基酸构成蛋白质和各种含氮化合物，也是次生化合物的起点。这里的所有酶和反应被称为硝酸盐同化途径。

植物对氮素的吸收和同化