天冬氨酸转氨酶在中慢生根瘤菌MAFF303099共生固氮中的作用

王婧仪，曹扬荣，朱辉

农业微生物学国家重点实验室/华中农业大学生命科学技术学院，武汉 430070

自发现土壤微生物与豆科植物共生具有固定氮元素的功能[1-2]以来，两者形成的共生体系一直是人类研究的热点领域。在共生固氮过程中，根瘤菌在根瘤中定殖并分化形成具有固氮能力的类菌体[3]，与宿主植物发生复杂的物质交换和信号转导。建立的共生固氮网络需要整合植物宿主与类菌体两者的碳-氮代谢途径。

类菌体为适应根瘤环境会抑制和激活不同的代谢途径，与此同时，植物根瘤中的代谢也会发生一些特化。尽管我们已经了解两者之间会发生碳氮交换，但至今对于其具体机制并不清楚。在豆科植物与根瘤菌形成的共生体中，细菌向植物提供氮素营养，以换取宿主供应的碳源与能源[4]。相对于植物的根系，根瘤组织中存在高丰度的蔗糖[5]。植物通过光合作用产生的蔗糖经韧皮层输送给根瘤，在侵染细胞的细胞质中蔗糖合成酶和糖酵解酶等的作用下经过一系列分解代谢，转化为苹果酸和琥珀酸等四碳二羧酸类物质[6]。现在普遍认为这2种有机酸是植物提供给类菌体的主要能源和碳源[7-8]。类菌体膜上存在四碳二羧酸转运系统Dct (energy-dependent dicarboxylate transport)可以转运四碳二羧酸类物质进入类菌体[9]，其后可能通过三羧酸循环驱动类菌体的呼吸[10]。类菌体中天冬氨酸转氨酶催化三羧酸循环中的草酰乙酸与谷氨酸反应生成天冬氨酸与α-酮戊二酸，参与对植物碳源的利用与代谢。……