在NO胁迫下的香蕉中也发现了GAD活性上升、GABA和香蕉多巴胺增加的现象。盐胁迫下谷氨酸脱氢酶活性与GAD的表达瞬时上升,进而提高GABA分流等相关途径的通量以调节碳氮平衡。应激下NADH:NAD+和 ADP:ATP的比值也能影响GABA-T,从而使GABA积累。盐胁迫下植物更多地利用C/N平衡途径缓解压力。
20世纪末,人们就发现干旱可以降低根的固氮和O2的扩散,使得植物缺氧而导致GABA的积累。低氧条件下谷氨酸和天冬氨酸含量增加。干旱下GAD活性提高,GABA-T快速积累。干旱条件下,根系、茎的生长和叶面积伸展被抑制,活性氧增加,低分子渗透调节物质如GABA等氨基酸、多元醇、有机酸产量增加,以及抗氧化损伤的酶表达均上调。研究表明,干旱条件下,与细胞内稳态、活性氧的清除、结构蛋白稳定保护、渗透调节剂、转运蛋白等有关的基因表达上调。外源GABA使得植物保持较高的相对含水量,降低电解质渗漏、脂质、过氧化物、碳代谢并能提高膜稳定性。此外,外源GABA也可以诱导GABA-T和α-戊酸脱氢酶活性上升,抑制GAD活性使得GABA和谷氨酸增加。同时GABA加速多胺合成,抑制多胺分解,并进一步激活σ-1-吡咯林-5-羧酸合成酶和脯氨酸脱氢酶以及鸟氨酸-σ-氨基转移酶活性,致使GABA预富集物的高度积累和代谢。
50mmol/L GABA和不同盐浓度会对植物幼苗产生不同的影响,当NO3-离子低于40mmol/L时,GABA会刺激 根伸长,当NO3-离子大于40mmol/L时GABA会抑制根伸长。并且GABA刺激低浓度的NO3-吸收,抑制高浓度NO3-的摄取,而GS等酶被氮调控,以上研究认为氮对调控植物生长有一定作用。在NaCl(50mmol/L)刺激下,植物的糖基化代谢会发起变化,并影响包括三羧酸循环、GABA代谢、氨基酸合成和莽草酸介导的次级代谢等发生变化。较高的盐离子会导致大豆的多胺氧化降解为GABA。植物GABA受体具有调节pH和Al3+的根耐受性。
细菌侵染过程中的植物GAD表达量和γ-羟基丁酸转录丰度会上升,致使GABA升高。高GABA合成水平的烟草对根癌土壤杆菌C58感染敏感性有所下降。GABA可诱导农杆菌ATTKLM操纵子表达,使得N-(3-氧代辛酰基)高丝氨酸内酯的浓度减少,群体感应信号(或激素)下调,影响其对植物的毒性。GABA在植物与细菌的信号交流中也发挥作用,GABA可以抑制细菌内Hrpl基因表达(Hrpl基因编码蛋白使得植物致敏或引起其组织疾病),同时抑制植物体内hrp基因表达,使得植物免于过敏反应(hrp:控制植物病原体致病能力,并引起过敏反应)。
γ-氨基丁酸(CAS号:56-12-2 )别名4-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,简称GABA)相对分子量103.1,是一种四碳、非蛋白氨基酸,在脊椎动物、植物和微生物中广泛存在。γ-氨基丁酸别名4-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,简称GABA),是一个四碳非蛋白质氨基酸,化学式:H2NCH2CH2CH2COOH;分子质量:103.1。GABA呈白色结晶体粉末状,没有旋光性。熔点203℃(分解) ,与水混溶,微溶于乙醇、丙酮,不溶于苯、乙醚,分解时会失水生成吡咯烷酮。
欧洲食品安全局(EFSA)虽然允许食物中添加GABA,规定GABA的膳食摄入量上限为550mg/d,但是其主要功能特性尚需严格的人群试验结果加以佐证。美国食品药品监督管理局(FDA)根据毒理学实验结果指出食品中添加GABA是安全的,使用范围包含饮料、咖啡、茶和口香糖等,但不允许在婴儿食品、肉制品或含肉产品中添加。中国卫生部2009年12号公告,GABA摄入量不得超过500mg/d,使用范围为饮料、可可制品、巧克力及其饮料、糖果、焙烤食品和膨化食品,但婴儿食品中不能添加。
GABA自动植物以及微生物中有较多的发现,其中在1949年在马铃薯的块茎中发现,在1950年又在哺乳动物的系统中发现其存在,同时被认为是哺乳动物、昆虫或者某些寄生蠕虫神经系统中的神经抑制剂,对神经元的兴奋程度有着重要的影响。
微生物发酵法是通过选择品种优良、稳定以及无害的菌种,利用这些菌种在生长繁殖的过程中对GABA进行制备和产出。这种方法虽然对环境的要求比较苛刻,对设备的要求较高,但是此法产出的GABA可作为天然的食品添加剂。利用微生物发酵生产,是食品行业中发展早,领域广泛的生产方式之一,早利用的微生物是大肠杆菌,利用它的脱羧酶可生产GABA,但是由于其本身存在一些安全隐患,使其一直无法直接用于药品或者食品的生产制作。
随着科学技术的发展,绿色食品越来越受到人们的重视,后来科研人员发现乳酸菌、酵母菌以及曲霉菌等微生物都可以用来代替大肠杆菌,催化生产GABA。而且在较低成本的情况下,还具有产量高、安全性好的优势,此种方法已经逐渐在向产业化生产发展。
在高等植物中,GABA的代谢主要由三种酶参与完成,在GAD作用下,L-谷氨酸(glutamic acid,Glu)在α-位上发生不可逆脱羧反应生成GABA,然后在GABA转氨酶(GABA transaminase,GABA-T)催化下,GABA与丙酮酸和α-酮戊二酸反应生成琥珀酸半醛,后经琥珀酸半醛脱氢酶(succinic semialdehyde dehydrogenase,SSADH)催化,琥珀酸半醛氧化脱氢形成琥珀酸终进入三羧酸循环(krebs circle)。这条代谢途径构成了TCA循环的一条支路,称为GABA支路。
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更新时间:2024-03-30 05:51:44