γ-氨基丁酸提高植物抗旱能力研究

干旱情况下，植物由于高温及水分缺乏，其生长状态遭到一定的伤害，有研究表明，施加外源γ-氨基丁酸（简称GABA）能够缓解干旱对植物的伤害，提高其抗逆作用。


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。

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

一、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。

二、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%。

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。

GABA 是一种广泛存在于细胞中的四碳非蛋白氨基酸，在医学、食品领域均有广泛应用。GABA参与并调控植物体对抗胁迫环境的机制也有大量研究，GABA显著提高植物的抗干旱能力。

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