余光辉,涂奕霏,李承龙,周雪妹,刘冰(中南民族大学 生命科学学院,武汉 430074)

γ-氨基丁酸(GABA)是一种代谢型信号分子，在植物发育中扮演着代谢调控和信号调控的双重作用(图1)[1-3]. 在农业实践中，外源GABA的施用能提高香米中一种芳香化合物(2-乙酰-1-吡咯啉,2AP)的含量[4]. 外源GABA可改善玉米早期生长的净光合效率[5]. GABA可以诱导植物对丁香假单胞菌(Pseudomonassyringae)的抗性[6]，其可能途径与免疫反应[7]、ROS的调节[8]有关，从而缓解植物的生物胁迫[9]. 此外，本课题组的研究也证实了GABA代谢可作为一个负反馈信号分子参与气孔开度[10]、根毛发育[11]和叶片细胞内复制[12]的调节过程. 最新的研究证实了GABA通过对气孔开度的调控参与植物抗旱胁迫的水分利用效率[13].

虽然GABA在植物发育中的研究已有70多年[1]，但GABA参与信号途径调控的许多关键科学问题仍悬而未决. 其中，GABA信号的产生、运输和感知仍然是制约GABA在农作物调控运用中的关键科学问题.

1 GABA信号的产生

GABA作为一种信号分子，依然有3个问题需要回答：是否存在产生GABA信号的信号细胞；GABA是否具有长距离运输的特点；GABA信号到效应细胞后如何和受体结合发挥效应. 这些问题尽管尚无系统回答，但已有研究从不同侧面提供了答案线索. RAMESH等概述了不同植物不同组织部位的GABA含量差异，表明了不同细胞合成GABA能力的不同[13]. 本课题组最近用GUS报告基因系统研究了拟南芥GABA合成的5个关键基因(谷氨酸脱羧酶)的时空表达分布，结果显示GAD家族不同成员的表达模式在整个植株……