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氮是植物生长发育所必须的大量元素，同时也是农业生产上大量应用的元素之一。适当的氮肥施用可以提高农作物的产量和质量，增加经济效益。但与此同时，氮肥的施用也会引发一系列的环境和经济问题，比如淋失的氮素流入水体或通过氧化进入空气，造成水体富营养化或温室效应等。当下，氮污染已经成为一种全球性的污染，威胁着整个生态系统的正常运行。谷氨酸脱氢酶（Glutamate dehydrogenase，GDH）是一种催化NH4+和α-酮戊二酸合成谷氨酸或其逆反应的酶，在生物的氮循环代谢途径中起着重要的作用。本论文下载了NCBI和Uniprot这两个数据库中所有的真菌蛋白序列（约200万条），然后从中鉴定了178个菌株的295个GDH，此外还有15条序列由福建农林大学提供。后续的分析表明，所有真菌GDH可以分为两个亚家族：其中一个亚家族分子量大小约为120KDa，以NADH为辅酶，功能偏向于分解谷氨酸；另一个亚家族分子量大小约为50KDa，以NADPH为辅酶，主要参与谷氨酸的合成。在两类GDH中，分子量小的亚家族和大肠杆菌的NADPH依赖GDH在蛋白结构（包括一级、二级和三级结构）和活性位点上均有高度的相似性，由此推测该亚家族GDH和大肠杆菌NADPH依赖GDH一样，具有高效的同化氮素的潜能。为验证生物信息学分析结果，一个源自真菌Alternaria brassicicola的GDH被选为代表做实验分析。体外实验表明，该酶对NH4+、α-酮戊二酸和谷氨酸的Km值分别为2.144mM、2.690mM和96.772mM，可见该酶具有高效合成谷氨酸的潜能。此外，编码该酶的基因被过表达到水稻中。在高氮条件下，转基因水稻幼苗和野生型的生长情况无显著差异；但在低氮条件下，转基因植株在株高、干重和氮含量上均优于野生型。由此可见，该基因的过表达可以提高水稻的氮素利用率。综上所述，真菌小分子量亚家族GDH是一类具有高效同化氮素潜能的酶，可作为改造作物氮素同化途径、提高作物氮素利用率的候选工程蛋白。