高等植物尿素代谢及转运的分子机理

尿素广泛存在于自然界中,是易于被许多生物(如植物)利用的生长氮源。该文通过概述尿素在不同生命系统中存在的基础生理意义及各类型尿素转运蛋白,讨论了植物细胞中尿素合成与分解的各种途径及尿素在植物氮营养、代谢和运输中的生理作用。迄今为止,在植物中已发现了2类转运尿素的膜蛋白,即MIPs和DUR3,它们分别在低亲和力、高亲和力尿素运输中发挥潜在作用。异源表达结果表明MIPs介导了尿素的被动迁移;而AtDUR3则参与拟南芥根系对尿素的吸收。对MIPs和DUR3转运尿素的酶学特征、亚细胞作用位点和表达调控状况等的研究表明:它们的分子生物学功能与植物的氮营养及氮素再分配和利用相关。

植物尿素代谢及稳态调节机制研究进展

尿素是农业生产中施用量最多的氮肥之一,也是植物体内重要的代谢中间产物。普遍认为,植物主要吸收土壤中经土壤微生物转化产生铵态氮和硝态氮,直接吸收尿素和内部水解作用并不显著,但这一观点正受到挑战,因为植物拥有专用的尿素转运蛋白,能够利用尿素作为唯一氮源。本文通过概述尿素在不同生命系统中存在的基础生理意义及MIPs和DUR3系统在调控尿素吸收、转运以及库/源间氮循环过程的作用,讨论了脲酶在促进尿素氮的同化、信号传导,精氨酸途径和酰胺途径在维持C/N代谢平衡和激素信号网络调节机制,以及植物尿素代谢及稳态调节机制在农业运用方面的展望。通过阐述植物体内局部尿素浓度与整体的氮素状态信号的反馈调节调控氮素的吸收和再利用的复杂调控网络,为提高作物氮的吸收、利用及再分配和农作物遗传改良奠定理论基础。