Nitrat Redüktaz (NR) Nitrat Redüktaz (NR) , ayçiçeğinde (Helianthus annuus) azot metabolizmasının ilk ve hız sınırlayıcı basamağını katalizleyen enzimdir.nitrat (NO₃⁻) iyonlarını bu enzim aracılığıyla nitrit (NO₂⁻) formuna indirger.azot kullanım verimliliği (NUE) açısından temel belirleyicidir.
1. Enzimin Tanımı ve Tepkimesi
Özellik Açıklama
Tam Adı Nitrate Reductase (EC 1.7.1.1)
Kısaltma NR
Tepkime NO₃⁻ + NAD(P)H + H⁺ → NO₂⁻ + NAD(P)⁺ + H₂O
Görev Nitratın (NO₃⁻) nitrite (NO₂⁻) indirgenmesi
Kofaktör Mo (molibden), FAD, Heme
Lokalizasyon Sitoplazma
2. Azot Asimilasyon Zinciri NR, azot asimilasyonunun ilk basamağını gerçekleştirir ve ardından NiR (Nitrit Redüktaz) devreye girer:
NO₃⁻ → (NR) → NO₂⁻ → (NiR) → NH₄⁺ → (GS–GOGAT) → Glutamat
Sonuç:
3. NR İzotipleri (Ayçiçeğinde)
Tip Elektron Kaynağı Lokalizasyon Görev
NADH-NR NADH Yaprak, kök Ana form, azot indirgeme
NADPH-NR NADPH Kök ve genç dokular Düşük ışıkta aktif
Mo-NR (Molibden kofaktörlü) NADH/FAD Tüm dokular Enzimatik kataliz merkezi
4. Fizyolojik Rolleri
Süreç NR Aktivitesi Etkisi
Fotosentez sonrası azot asimilasyonu Artar NO₃⁻ → NO₂⁻ indirgenmesi
Protein sentezi Artar Amino asit öncülleri oluşur
Klorofil sentezi Artar Azotun magnezyum klorofil kompleksine girişi
Kuraklık / Tuz stresi Azalır Azot metabolizması yavaşlar
N ışığı artışı Artar Işıkla ilişkili elektron tedariki kolaylaşır
5. NR Gen Ailesi (Ayçiçeği)
Gen Tip Lokalizasyon Fonksiyon
HaNR1 NADH-NR Yaprak Fotosentez sonrası NO₃⁻ indirgeme
HaNR2 NADPH-NR Kök Nitrat asimilasyonu ve taşınım
HaNR3 NADH-NR Gövde / floem Azot taşınımı ve redoks dengeleme
HaNR4 NADH-NR Tohum Azot depolama ve amino asit oluşumu
6. Hormon ve Sinyal Etkileşimleri
Hormon Etki Açıklama
Sitokininler (CK) Artırıcı NR gen ekspresyonunu teşvik eder
Giberellin (GA₃) Artırıcı Protein sentezini destekler
Abscisik Asit (ABA) Azaltıcı Stres koşullarında enzim baskılanır
Salisilik Asit (SA) Düzenleyici Redoks koruması sağlar
Etilen (ETH) Modülatör Enerji dengesine göre NR aktivitesini ayarlar
7. Moleküler Özellikler
Özellik Bilgi
Protein Uzunluğu 850–920 amino asit
Moleküler Ağırlık 100–115 kDa
Kofaktörler FAD, Mo, Hem
Optimum pH 7.0–7.5
Optimum Sıcaklık 25–35 °C
Elektron Vericisi NADH / NADPH
İnhibitör Tungstat (Mo analoğu), azot fazlalığı
8. Düzenleyici Faktörler
Faktör Etki Açıklama
Işık Artırıcı Feredoksin üzerinden elektron akışı
NO₃⁻ konsantrasyonu Artırıcı Substrat kaynaklı aktivasyon
Karbon kaynağı (şeker) Artırıcı Karbon-azot sinyal dengesi
NH₄⁺ birikimi Baskılayıcı Geri besleme inhibisyonu
Oksidatif stres Azaltıcı ROS birikimi NR’yi inaktive eder
9. Diğer Enzimlerle Etkileşim
Enzim Etkileşim Etki
NiR (Nitrit Redüktaz) Sonraki basamak NO₂⁻ → NH₄⁺ dönüşümü
GS–GOGAT Azotun organikleşmesi NH₄⁺ → Glutamin/Glutamat
MDH (Malat Dehidrogenaz) Redoks desteği NADH tedariki sağlar
POD / SOD Antioksidan sistem ROS detoksifikasyonu
10. Tarımsal Önemi
Uygulama Amaç Etki
Azot gübrelemesi optimizasyonu NR aktivitesini izleme Azot kullanım verimliliği (NUE) artar
Fotosentez–Azot entegrasyonu NR genlerinin düzenlenmesi Verim ve biyokütle artışı
Stres dayanımı geliştirme Redoks dengesi Kuraklık toleransı artar
Protein içeriği artırma NH₄⁺ üretimini destekleme Daha yüksek tohum kalitesi
11. Özetle
Nitrat Redüktaz (NR) , ayçiçeğinde NO₃⁻ → NO₂⁻ indirgeme reaksiyonunu katalizleyen enzimdir.
Fotosentezle yakından ilişkilidir ve Fd/NADH elektron sistemine bağlıdır.
NiR ve GS–GOGAT döngüsü ile koordineli çalışarak azot asimilasyonunu tamamlar.
ABA stresi baskılarken, sitokinin ve giberellin aktiviteyi artırır.
Tarımsal olarak yüksek NR aktivitesi , verim, protein içeriği ve azot verimliliği (NUE) ile doğrudan ilişkilidir.
