γ-氨基丁酸通过提高抗氧化酶活性缓解水稻铵毒害(2)
在植物体内，GABA 的代谢途径主要通过 GABA 支路来完成，其中有三个关键性的酶：谷氨酸脱羧酶(enzyme glutamate decarboxylase,GAD)、GABA 转氨酶(GABA transaminase,GABA-T)和琥珀酸脱氢酶(succinic semialdehyde dehydrogenase,SSADH) [8]。GABA支路已经发现与很多植物的生理反应相关，包括调节细胞质的pH、碳向 TCA循环的流动、氮的代谢、氧化胁迫的防御作用和作为信号分子的作用[5]。研究表明，在各种逆境条件下，L-谷氨酸在 L-谷氨酸脱羧酶（GAD）催化下经 α-脱羧后，GABA 含量迅速增加；GABA 在 GABA 转氨酶催化下，与丙酮酸发生转氨作用生成琥珀酸半醛和丙氨酸，前者在琥珀酸半醛脱氢酶作用下氧化生成琥珀酸，后者进入三羧酸循环[9]，对提高植物抗逆性有重要的意义。 研究表明，在逆境胁迫下 GABA 可以增强植株抗逆性[5]，目前已经有对 GABA 缓解低氧[10]、低温[11]、高温[12]等胁迫的机制研究，而研究铵胁迫下 GABA 与水稻抗铵毒害能力的关系也具有重要的意义。本实验室前期发现，GABA可以缓解铵毒害，通过降低NH4+的积累、阻止NH4+同化吸收来降低过量 NH4+给植物带来的不利影响，并补充植物体在铵同化过程中消耗的 C，文持C/N 平衡来缓解铵毒害[13]。所以，本实验目的就是探讨在铵胁迫这种逆境下 GABA是否通过抗氧化这个系统来抵御逆境伤害。 本实验以水培水稻幼苗为材料，研究铵胁迫下,外源GABA处理对ROS 含量和水稻幼苗抗氧化酶活性的影响，试图探讨高铵胁迫下， GABA和ROS代谢的关系， 研究GABA是否可以通过抗氧化系统帮助植物抵御铵毒害。
1 材料与方法 1．1 NH4Cl浓度筛选 选取籽粒饱满的日本晴种子，用 75%乙醇消毒 1min，去离子水冲洗 4-5 次，置于30℃的暗培养箱浸种1 天，然后进行催芽，待水稻种子露白之后进行水培，一天之后选取生长一致的水稻幼苗进行不同浓度的 NH4Cl（0、3、10、20、30 mM）处理，处理三天之后取样，对比幼苗根生长状况。 1．2 GABA 浓度筛选 选取籽粒饱满的日本晴种子，用 75%乙醇消毒 1min，去离子水冲洗 4-5 次，置于30℃的暗培养箱浸种1 天，然后进行催芽，待水稻种子露白之后水培，一天之后选取生长一致的水稻幼苗，分为五组分别进行如下处理：（A）高铵胁迫水培处理；（B）高铵胁迫+GABA 1.5mmol/L水培处理；（C）高铵胁迫+GABA 3mmol/L水培处理；（D）高铵胁迫+GABA 6mmol/L水培处理；（E）高铵胁迫+GABA 9mmol/L水培处理（其中高铵胁迫处理使用上文中筛选出的合适的 NH4Cl 浓度），处理三天之后取样，对比幼苗根生长状况。