Interactions between Oxidative Pentose Phosphate Pathway and Enzymes of Nitrate Assimilation「Nitrate Reductase, Nitrite Reductase, Glutamine Synthetase₁」and Ammonium Reassimilation「Glutamine Synthetase₂」as affected by NO₃-Concentration
질소시비수준이 Oxidative Pentose Phosphate Pathway (OPPP)와 Nitrate Rdeuctase (NR), Nitrite Rdeuctase(NiR), Glutamine Synthetase1 (GS1 ) 및 Glutamine Synthetase2 (GS2 ) 활성도의 상호관계에 미치는 영향을 구명하기 위해 암조건하에서 6일간 생육시킨 완두의 부위별 또는 crude extract와 순수분리 한 plastid 별 효소 활성도를 분석 검토한 결과, 1. NR의 root부위의 생체 1g당 활성도와 단백질 1mg당 활성도, NiR의 root 및 shoot부위의 생체 1g 당 활성도는 거의 비슷한 반응을 나타내 NO3 처리농도가 증가할수록 급격히 증가하여 생체 1g당 NR 활성도, NiR의 root 및 shoot부위의 생체 1g당 활성도는 5mM에서, NR의 단백질 1mg당 NR 활성도는 10mM에서 각각 그 최고치에 각각 도달하였다가, 이후 시비수준이 증가할수록 저하하여 50mM 처리구에서는 무처리구와 비슷한 수준을 나타냈다. 2. NR의 shoot부위의 생체 1g당 활성도와 단백질 1mg 당 활성도, NiR의 root 및 shoot부위의 단백질 1mg당 활성도는 시비수준이 증가할수록 그 활성도가 induction되었으며, NR의 생체 1g당 활성도는 50mM에서 무처리구에 비해 4.8배, 단백질 1mg 당 활성도는 25mM 처리구에서 무처리구에 비해 5.0배까지 상승하였다. 3. Crude extract의 총 GS specific activity가 plastids의 GS2 specific activity에 비해 월등히 많았으며, crude extract의 총 GS specific activity 대 plastids의 GS2 specific activity의 비율은 뿌리의 3.0-4.3에 비해 shoot는 3.2-10.6으로 Shoot에서 NO3 처리농도에 따라 활성도비율의 차이가 더 컸다. 4. 고수준의 NO3 처리구에서 과다한 NO3 influx에 의한 NR, NiR, GS1 , GS2 , 등의 효소활성도가 억제되었다. 5. OPPP만을 통해서도 식물체내의 NO3 의 환원이나 동화를 위한 NR, NiR, GS1 , GS2 활성도의 발현에 필요한 환원제와 ATP 충분히 공급될수 있었다.
In order to understand more clearly the integration between N-assmilation and C-metabolism in relation to N fertilization, a pot experiment with 5 different level of N fertilization(0, 5, 10, 25, 50 mM NO3 [-10] ) was conducted in Manchester, U.K. The peas (Pisum sativum L., cv. Early Onward) were sown in vermiculate (5 cm depth) and cultivated for 6 days under temperature controlled dark room conditions (25~circC ). The plants received frequent irrigation with a nutrient solution: it was fertilized every 2 days, 3 times a day at 10h, 13h, 16h respectively. Elevated NO3 [-10] concentration, the activity levels of NR, NiR, total GS(crude extract), GS2 (plastid) in both root and shoot were increased and reached the peak in 5~25 mM, except NiR specific activity which increased its activity continually until 50 mM NO3 [-10] treatment. Total activities of GS (crude extract) in both root and shoot became higher than those of GS2 (Plastid), and the activity ratios of total GS in the crude extract and GS2 in the plastids were 3.0 to 4.3 in root, but 3.2 to 10.6 in shoot. It was concluded that the reductants and A TP from OPPP itself should be enough to achieve the high rate of NR, NiR, GS1 , GS2 in plant root and shoot for reduction or assimilation of nitrogen, but these enzyme activities might be inhibited by an excess of NO3 [-10] influx over the reduction capacity.