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Dominant glutamic acid metabolic flux into γ-amino butyric acid(GABA) over proline in Nicotiana tabacum leaves under water stress links GABA significant role of antioxidant activity

【摘要】:正γ-amino butyric acid(GABA) and proline,as osmolytes,play a crucial role in protecting plants during various types of environmental stresses.The glutamate is the common precursor of both of their synthesis.Glutamate decarboxylase(GAD,EC4.1.1.15) and ■-pryrroline-5-carboxylate synthestase (P5CS,EC 2.7.2.11/1.2.1.4) is the key enzyme in their biosynthesis respectively.However,which synthesis pathway is dominant under water stress is yet not unknown.In order to explore this question, the detached leaves of Nicotiana tabacum were used as the materials to measure the content of GABA and proline under water stress.The results showed that the content of GABA is the 9 times of that of proline in the normal growth condition with water deficit;However,the amount of GABA was increased much higher than that of proline under stress condition for 3h water loss,indicating that the dominant pathway is GABA synthesis.To further investigate the possible function of their accumulation,the system of the production of superoxide anion was employed to explore their possible inhibitory role on the production of free radicals.The results demonstrated that both the osmolytes could inhibit the production of superoxide anion.However,the scavenging ability of GABA on superoxide anion was significantly higher than that of proline.The higher content of GABA in tobacco leaves and its ability in eliminating the reactive oxygen species indicated that GABA is a direct and effective osmolyte to reduce the harm of the production of reactive oxygen species(ROS) under water stress.

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