γ-氨基丁酸对高温胁迫下高羊茅耐热性的调控 γ-氨基丁酸是一种非蛋白组成的天然氨基酸,简称GABA,广泛存在于动、植物体内。植物如豆属、参属、中草药等的种子、根茎和组织液中都含有γ-氨基丁酸;在动物体内,γ-氨基丁酸几乎只存在于神经组织中,其中脑组织中的含量大约为0.1-0.6mg/克组织,免疫学研究表明其浓度最高的区域为大脑中黑质。γ-氨基丁酸既不是农药,也不是植物生长调节剂,更不是传统肥料,而是一款绿色安全高效的生物刺激素,更是一款具有明确机理的细胞信号诱导剂。 作为一种化学物质来说,早在 1883 年 γ-氨基丁酸(GABA) 就被人工合成。1950年有研究小组在哺乳动物脑萃取液中首次发现了γ-氨基丁酸,随后科学家证实γ-氨基丁酸对哺乳动物的中枢神经系统具有抑制作用。经过几十年的研究发展,γ-氨基丁酸(GABA)被批准为新资源食品,广泛的应用到食品、饮料等领域。 农业领域,国内外各大科研院所都对γ-氨基丁酸(GABA)展开了不同程度的研究,随着γ-氨基丁酸(GABA)对植物作用机理的揭示(参与三羧酸循环支链和多胺合成),大量有针对性的试验得到开展,γ-氨基丁酸对植物的作用点被进一步揭示。在植物中,γ-氨基丁酸扮演了代谢物质和信号物质的双重角色,参与植物很多重要的生理进程。γ-氨基丁酸促进光合作用并影响能量代谢,促进植物营养生长和生殖生长,提高植物对不同逆境(高温、低温、干旱、盐害等)的抵抗能力,并具有促进植物对中微量元素的吸收作用。 今天我们看看γ-氨基丁酸抵抗高温胁迫的研究 高羊茅是一种常用冷季型草坪草,适宜生长温度为 16℃~24℃,是年绿色期最长的一个草种。但高羊茅耐寒不耐热,超出生长最适温度时植株的生理代谢功能会发生一系列的变化,严重时会致死。施加GABA可缓解高温对植物的伤害。 【文章来源:夏倩倩,甘立军,γ-氨基丁酸对高温胁迫下高羊茅耐热性的调控[J],生物学杂志,2018,35(06):2095-1736】 ![]() 未经 GABA 处理的HS组高羊茅明显出现叶子发黄、干枯,甚至死亡的现象。而喷施不同浓度 GABA 的高羊茅则对高温胁迫有不同程度的耐受现象。其中以 100 mg /L 的GABA处理效果最佳,其幼苗存活率较高、色泽鲜艳、叶片挺直。 ![]() 在高温( 42℃/30℃) 胁迫过程中,从第2天开始 HS 组幼苗株干重和鲜重随高温胁迫时间的增长而持续下降。经过不同浓度GABA 处理的高羊茅幼苗株其干重和鲜重下降幅度有所缓解。第8天时,HS组干重比control组下降33. 11% ,鲜重下降86. 73%,而100 mg /L GABA处理组干重只下降了20. 45%,鲜重仅下降28. 72%,HS 组相对含水量较control组下降32. 50%,GABA处理组下降十分微小,对比明显。 外源γ-氨基丁酸对孕穗期干旱胁迫下寒地粳稻氮代谢及产量的调控效应 氮素是作物生长必不可少的营养元素,氮代谢途径是限制植物正常生长和产量形成的首要因素。干旱下,氮代谢中关键键酶活性发生变化,直接影响植物体内蛋白质合成和降解速率。 【文章来源:谷海涛,外源γ-氨基丁酸对孕穗期干旱胁迫下寒地粳稻氮代谢及产量的调控效应,东北农业大学,2018(06)】硕士论文 GABA提高氮代谢关键酶活性 GS(谷氨酰胺合成酶)促进无机氮转化为有机氮首部反应,催化氨和谷氨酸反应生成谷氨酰胺;GOGAT(谷氨酸合成酶)具有将无机氮变成稳定的有机氮的催化作用,GOT(谷草转氨酶)和GPT(谷丙转氨酶)催化谷氨酰胺转化成其他形式的氨基酸。而GDH(谷氨酸脱氢酶)在无机氮源过量时起铵同化作用,当有机氮缺乏时分解谷氨酸; GS、GOGAT、GOT、GPT和GDH等酶活物质含量影响植物体内氮素的转移情况。 ![]() 干旱胁迫下,两品种水稻的籽粒GS活性呈下降趋势,喷施GABA的籽粒GS活性比对照高。 ![]() 同时,干旱胁迫下,籽粒中GOT、GDH、 GPT的活性呈单峰曲线,GOGAT活性呈下降趋势。一定浓度范围内,GABA处理的水稻籽粒中GHD活性低于对照,其余GOT、GDH、 GPT、GOGAT活性均高于对照。 2 GBAB提高各器官氮素积累 ![]() 与干旱胁迫相比,喷施GABA提高茎、叶、穗的氮素积累量,在一定范围内,氮积累随着GABA的浓度增加上升,达到一定浓度后下降。松粳6品种在A3处理下积累量最大,齐穗期茎、叶、穗分别提高41.76%,44.17%,44.89%。 γ-氨基丁酸对干旱胁迫下白三叶幼苗内源激素含量的影响 干旱胁迫下,植物体内源激素含量发生一定变化,以应对胁迫环境。植物体内积累的ABA(脱落酸)和JA(茉莉酸)可诱导气孔关闭,减少水分蒸腾散失,iPA(异戊烯基腺嘌呤)在刺激植物细胞分裂,促进叶绿素形成,同时作为信号分子,诱导植物产生抗逆作用。 【文章来源:李杰、孙阳、杨德翠等,γ-氨基丁酸对干旱胁迫下白三叶幼苗内源激素含量的影响[J],青岛农业大学学报,2008,25(1):6-9】 ![]() 实验表明,正常水分条件下,植物体内ABA和JA含量均较低且保持平稳。IAA(生长素)、iPA含量随时间的推移略有增高。 干旱胁迫下, (1)ABA含量逐渐增加,GABA处理的植物体内ABA增加显著。 (2)iPA含量显著下降,经GABA处理的iPA含量下降程度显著减小。(P<0.05) (3)JA含量显著增加(P<0.01),GABA对正常水分条件下JA含量影响不显著,但明显提高干旱胁迫下JA含量(P<0.05)。 (4)IAA含量显著下降,GABA处理的植株显著缓解IAA含量的下降程度(P<0.05)。 ABA、iPA、JA和IAA都是信号分子,干旱胁迫下GABA通过影响白三叶幼苗中内源激素含量的变化,传递信号,从而诱导植物产生抗旱能力。 |
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