谷氨酰胺合成酶(GS)是植物氮素同化及转移利用过程中的关键酶。根据亚细胞定位的不同,高等植物GS分为胞液型GS(GS1)和叶绿体型GS(GS2)两类。前人主要通过异源性表达GS,结合蛋白质X-光射线晶体学或电子显微镜技术来研究GS的结构及聚合状态。本研究通过改良blue native PAGE(BNE),结合胶内GS酶活性染色,简便快速的鉴定天然状态下植物GS同工酶全酶的相对分子质量;根据高等植物中两种GS同工酶在亚基大小上存在的明显区别,回收GS的活性带并进行变性处理,并利用2D SDS-PAGE/western-blot的鉴定并结合LC-MS/MS验证,分析其亚基组成;最后根据GS同工酶全酶大小和亚基组成计算并分析出GS的聚合状态。本研究中利用这种方法鉴定了8种植物GS同工酶的聚合状态,结果表明拟南芥、烟草、苜蓿、豌豆、菜豆、水稻和玉米的GS1主要活性状态为十聚体结构,小麦GS1活性状态为十二聚体结构;烟草、苜蓿、豌豆、菜豆和玉米的GS2主要活性状态为十聚体结构,拟南芥、水稻和小麦的GS2主要活性状态为六聚体结构。前人利用X-光射线研究玉米GS1和苜蓿GS1的晶体结构表明其为十聚体,本研究结果与其一致,由此证明本研究技术是一种简便可行的研究植物GS聚合结构的方法。苜蓿、豌豆和菜豆等豆科植物中表达较丰富的GS2存在十聚体和六聚体两种结构,而C4植物玉米中表达较丰富的GS1也存在十聚体和六聚体结构两种结构。推测不同植物GS同工酶存在差异性翻译后修饰导致聚合状态的多样性,可能是GS同工酶表达调控的一种方式。