NaCl脅迫下Ca2+調控大豆芽菜富集GABA機理研究

《NaCl脅迫下Ca2+調控大豆芽菜富集GABA機理研究》是楊潤強為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：NaCl脅迫下Ca2+調控大豆芽菜富集GABA機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊潤強
• 依託單位：南京農業大學

項目摘要

Ca2+處理既能解除NaCl對大豆芽菜生長的抑制作用，又能促進其富集γ-氨基丁酸（GABA），但其機理尚不清楚。針對這一科學問題，本項目研究NaCl脅迫下Ca2+處理對大豆芽菜主要的生理代謝、合成GABA的限速酶—谷氨酸脫羧酶（GAD）、二胺氧化酶（DAO）和4-氨基丁醛脫氫酶（AMADH）活性與GABA含量的影響；用AMADH的專性抑制劑阻斷多胺降解途徑，分析GABA合成的底物—谷氨酸（Glu）、多胺和4-氨基丁醛降解量及GABA富集量的變化，探索Ca2+調節GABA支路與多胺降解途徑形成GABA的動態平衡機制；探明合成GABA的限速酶基因表達及其活性、蛋白質組變化與GABA富集之間的關係，從分子水平上揭示NaCl脅迫下Ca2+調控大豆芽菜富集GABA的機理。

結題摘要

大豆芽菜在NaCl脅迫下大量合成對人體具有降血壓、緩解壓力等功能的γ-氨基丁酸（GABA），其中Ca2+扮演著重要的角色。在芽菜培育時添加NaCl和CaCl2，獲得了有利於芽菜富集GABA的培養條件。在NaCl和CaCl2聯合處理下研究了大豆芽菜生理生化變化，NaCl顯著抑制芽菜生長，CaCl2通過增加超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）等活力來緩解NaCl的脅迫作用。NaCl脅迫下，發芽大豆子葉和胚中谷氨酸脫羧酶（GAD）、二胺氧化酶（DAO）、多胺氧化酶（PAO）和氨基醛脫氫酶（AMADH）活力均提高，且胚中GAD和DAO活力顯著高於子葉。篩選得到1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺（EDC）為多胺降解途徑中關鍵酶氨基醛脫氫酶（AMADH）的專一抑制劑，發現1mM的EDC可有效抑制AMADH活性，同時不影響其他關鍵酶活性。通過抑制AMADH活力阻遏多胺降解途徑對GABA生成的貢獻，發現NaCl脅迫下子葉和胚中GABA含量分別下降31.5%和33.5%；NaCl聯合CaCl2處理時，子葉中GABA含量分別降低17.0 %和20.5%。說明NaCl脅迫下多胺降解途徑對GABA富集的貢獻約為30%，而添加Ca2+後，增強了GABA支路的作用而降低了多胺降解途徑的貢獻。NaCl脅迫下，大豆芽菜子葉和胚中GAD、DAO和AMADH表達顯著上調。NaCl聯合CaCl2處理，子葉中GAD表達量無顯著變化，DAO和AMADH表達顯著下降，胚中GAD、DAO和AMADH表達均顯著下降。因此，NaCl脅迫提高GABA合成酶活力，積累GABA；NaCl聯合CaCl2處理下，GAD活力的提高由Ca2+刺激所致，與其基因表達無關。CaCl2顯著抑制多胺降解途徑代謝酶活力及基因表達，降低其對GABA貢獻率。NaCl聯合 CaCl2處理下，大豆芽菜中參與Glu代謝的谷氨醯胺合成酶PR-2以及谷氨醯胺合成酶前體的豐度顯著下降；參與PAs代謝的兩個S-腺苷甲硫氨酸合成酶以及甲硫氨酸合成酶經CaCl2處理後其豐度增加；NaCl聯合CaCl2調控GABA代謝前體Glu和PAs代謝的同時，CaCl2亦顯著提高發芽大豆中AMADH的表達豐度。因此，NaCl脅迫下Ca2+通過上調這些關鍵蛋白的表達豐度來實現對GABA富集的調控作用。