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谷氨酰胺合成酶(GS)在高等植物氮代谢中起着重要的作用,是参与氨同化过程的关键酶。植物GS具有多种同工酶,根据亚细胞定位,分为胞液型谷氨酰胺合成酶(GS1)和质体型谷氨酰胺合成酶(GS2)。水葫芦在富营养化水体中泛滥生长,会破坏水体生态平衡。但水葫芦具有过度吸收氮磷营养元素的特点,适量的水葫芦可用来净化水质。本文基于大豆、小麦等植物GS1基因保守序列,以水葫芦根部RNA为模板经过两步法RT-PCR法扩增出水葫芦GS1的保守序列片段,再经RACE (Rapid-amplification of cDNA ends)法,克隆了3个完整的GS1基因(Eichhornia crassipes glutamine synthetase,分别标号为EcGS1a, EcGS1b, EcGS1c),3个基因全长分别为1434bp、1455bp、1508bp。 EcGS1a编码一个356个氨基酸残基的多肽,推测的多肽分子量大小为39.3kDa,PI=5.52。EcGSlb编码一个354个氨基酸残基的多肽,推测的多肽分子量大小为39.0kDa, PI=5.95。EcGSlc编码一个356个氨基酸残基的多肽,推测的多肽分子量大小为39.3kDa, PI=5.94。通过氨基酸序列和结构分析显示EcGS1a、EcGSlb和EcGS1c蛋白包都含了ATP结合区域,N-糖基化序列,GS beta-Grasp功能区和GS催化功能区,这些功能区在植物的谷氨酰胺合成酶中是保守的。通过亚细胞定位预测EcGS1a、EcGS1b和EcGS1c蛋白都为胞质型蛋白。通过BLAST分析及进化树构建可知EcGS1a、EcGS1b和EcGS1c氨基酸序列与橡胶树的相似性最高。本实验还对清水、铵态氮及硝态氮三种不同培养条件下,水葫芦根部和叶部的EcGS1a、EcGS1b和EcGS1c转录水平和GS活性进行了分析。在根部, EcGS1a和EcGS1c基因的转录主要受硝态氮影响；EcGS1b基因的转录受外界氮素形态影响不大；GS活性在氮胁迫和铵态氮处理初期受到了抑制,随着处理时间GS活性的抑制解除,GS活性在硝态氮处理2h和6h时受到了明显的抑制。在叶部,在清水,氯化铵,硝酸钾处理下,EcGS1a, EcGS1b和EcGS1c基因的转录都提高了,EcGS1a基因的转录受氮胁迫的影响最为显著,表现为氮胁迫转录增强；EcGSlb和EcGSlc基因的转录受硝酸钾的影响最显著；GS活性不受氮胁迫的影响,在氯化铵处理2h时和硝酸钾处理4h时下明显提高。