GABA植物が外部の天敵から身を守るのを助けます。 昆虫が餌をやるとき、細胞の破裂と組織の損傷は植物の損傷によって引き起こされます。 この機械的切断は、植物のCa2plusの増加を刺激します。 植物は、昆虫の摂食に抵抗する手段として、Ca2plusの刺激下でGABAを分泌します。 このプロセスでは、GABAの蓄積に関与するジャスモン酸シグナルはありません。 昆虫にはイオン性GABA受容体があります。 ショウジョウバエのGABAゲートクロライドチャネルサブユニットRDL(ディルドリン耐性)は、多くの殺虫剤の標的です。 GABA誘導は、GABA受容体の単一電流を減少させました。 具体的には、GABAは無脊椎動物のGABA受容体ゲートクロライドチャネルを介して作用します。 ほとんどの農薬と同様に、GABA受容体の塩化物チャネルを介して、電気化学勾配によって下流のClが駆動され、原形質膜の過分極を引き起こし、昆虫の摂食を阻害します。 GABAを過剰発現するタバコ植物では、北部の線虫を接種すると、雌の成虫の生殖能力が全体として低下することがわかりました。 このようにして、植物は天敵に対する防御の効果を達成することができます。 草食性の雌の幼虫がLigustrumlucidumに餌を与える過程で、Ligustrum lucidumはそのリジン活性を低下させ、タンパク質を栄養価の高いものにしますが、雌の幼虫はグリシンを分泌します-アラニン、アミン、その他の分子は植物のリジンの還元を阻害します。 植物と草食動物の間のコミュニケーションプロセスはまた、シグナル分子としてのGABAの機能を証明しています。
抗酸化および酸化のプロセスにおける役割:GABAシャントは、トリカルボン酸回路の分岐経路の中間生成物として、エネルギーサイクルと密接に関連しています。 同時に、GABAは酸化的代謝物の調節因子としての役割を果たします。 シロイヌナズナのSSADH変異体を高温にさらすと、その活性酸素中間体(ROI)が蓄積し、植物が死んでしまうことがわかりました。 ROIとGABAの間に関係があることを証明しました。 同様に、SSADHおよびGABA-T遺伝子の変異体は、高温で大量のROIを示します。フェニルニトロン(PBN)は、大量のGABAを蓄積し、酵母の生存率を向上させることができます。 したがって、GABAシャント経路は高温でのROIの抑制に関与していると考えられます。 GABAシャントの過程で、SSAはGlyR / ssarを介してGHBに変換でき、GHBはROIと密接に関連しています。 SSADH欠失変異体にはGHBとROIが大量に蓄積しており、グアバトリンはGHBとROIの蓄積を抑制し、過酸化死を抑制します。 GABAシャントプロセスは、ROIの蓄積を減らし、高温によって引き起こされる酸化的損傷や過酸化物の崩壊から生物を保護することができます。
植物におけるGABAの合成と変換には2つの経路があります。1つはグルタミン酸デカルボキシラーゼ(GAD)がグルタミン酸の脱炭酸を触媒してGABAを合成することです。これはGABAシャントと呼ばれます。 もう1つは、ポリアミン分解生成物の変換によって形成されるGABAで、これはポリアミン分解経路と呼ばれます。
また、炭素と酸素のバランスを維持することもできます。炭素と窒素の代謝バランスには、エネルギー代謝、アミノ酸代謝などを含む多くの生理学的プロセスが含まれます。 GABA合成とシャント経路には窒素代謝が含まれるため、GABAはエネルギーサイクルのトリカルボン酸回路の重要な部分でもあります。 GABAシャント経路はSSADHの呼吸鎖と競合します。 したがって、GABAは長い間炭素と窒素の代謝の重要なリンクと見なされてきました。 トリカルボン酸回路の分岐におけるグルタミン酸合成のGABA経路は、植物が外部刺激に迅速に反応するための重要な要因の1つです。 ほとんどのNH3plusは、アミノ酸の主要な合成経路であると考えられているグルタミンシンテターゼ/グルタミン酸シンテターゼ経路によって合成されます。 遊離アミノ分子のほとんどはグルタミンによって固定されています。 グルタミン酸は、植物の古い根における窒素の主な蓄積形態であると考えられています。 窒素はアルギニンなどのアミノ酸に貯蔵されています。 同時に、アルギニンは、生物の窒素需要を満たすための輸送にも使用できます。 同様に、アミノ酸もトリカルボン酸回路の前駆体または中間体への変換を通じてエネルギー代謝に関与します。 ほうれん草の研究では、プロリンが総遊離アミノ酸の8.1%〜36%を占め、GABAが12.8%〜22.2%を占め、グルタミン酸が5.6%〜21.5%を占めることがわかりました。 グルタミン酸はGABAとプロリンの前駆体です。 低温下では、植物はグルタミン酸の窒素をGABAとプロリンによって調節される窒素の代謝経路に転換します。 さらに、50mmol / L GABAで培養されたシロイヌナズナでは、NADPと依存性クエン酸デヒドロゲナーゼ、根と芽のグルタミンシンテターゼ、芽のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼを除いて、一次窒素代謝と硝酸吸収に関連するほとんどすべての酵素活性が影響を受けました。 NaCl条件下で培養されたシロイヌナズナでは、GABAの蓄積がシロイヌナズナの全体的なアミノ酸の増加につながることがわかりました。 唯一の窒素源として異なる窒素化合物(10mmol / L NH4Cl、5mmol / L NH4NO3、5mmol / Lグルタミン酸、5mmol / Lグルタミン)で培養されたシロイヌナズナの葉では、GAD活性とタンパク質レベルが異なり、GADが役割を果たすことを示しています窒素代謝において。
GAD活性とGABAおよびドーパミンの増加は、ストレスのないバナナでも見られました。 塩分ストレス下では、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性とGAD発現が瞬時に増加し、その後、GABAシャントおよびその他の関連経路のフラックスを増加させて炭素と窒素のバランスを調節しました。 ストレス下では、NADH:NAD plusとADP:ATPの比率もGABA-Tに影響を及ぼし、GABAの蓄積を引き起こします。 塩分ストレス下では、植物はストレスを軽減するためにC/Nバランス経路をより多く利用します。
また、GABAには熟成効果もあります。 GABAは、1-アミノシクロプロパン-1-カルボン酸(ACC)シンターゼの転写量を刺激することにより、エチレン生合成を刺激することができます。 エチレンは、水伐採の下で不定根の成長を促進することにより、植物に酸素を供給することができます。 高濃度のGABAは、植物および細菌のGABAアミノトランスフェラーゼ(GABA-T、gabt)変異体の増殖を阻害する可能性があり、高濃度は、植物における細菌の繁殖を阻害する可能性があります。 トマトにおけるGABA-Tの阻害は、GABAの蓄積とトマトにおける小人症の出現につながります。


