植物生物化学与生理学杂志
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大麦蛋氨酸 γ-裂解酶的分子表征和非生物胁迫和天冬氨酸家族氨基酸的基因表达

杉本学、田中英彦、村上信忠

在渗透胁迫下，植物细胞中游离脯氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的浓度显着增加。甲硫氨酸 γ-裂解酶 (MGL) 催化甲硫氨酸产生 α-酮丁酸，这是异亮氨酸生物合成的前体。拟南芥MGL基因是由干旱和盐胁迫诱导的，表明植物MGL在异亮氨酸生物合成中发挥作用，从而提高植物的非生物胁迫耐受性。然而，植物MGL的酶学特征和基因表达主要是基于拟南芥MGL的结果来描述的。这项研究从大麦和一些单子叶植物中鉴定出推定的 MGL 基因，其编码的氨基酸序列与拟南芥 MGL 的氨基酸序列具有同源性。植物 MGL 从其基因和氨基酸序列可以区分单子叶植物和双子叶植物。大麦MGL催化的α、γ-消除反应比α、β-消除反应，拟南芥 MGL 也是如此。大麦MGL基因在干旱胁迫下显着上调，但在天冬氨酸家族氨基酸、胱硫醚、高半胱氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸的作用下下调，其中蛋氨酸的下调尤其显着。这些结果表明，大麦MGL基因应该被干旱胁迫特异性诱导，并被蛋氨酸还原，以保留蛋氨酸用于生产S-腺苷蛋氨酸和随后的代谢产物，这些代谢产物是在非生物胁迫耐受性中发挥作用的乙烯和多胺的前体。尤其是蛋氨酸显着减少。这些结果表明，大麦MGL基因应该被干旱胁迫特异性诱导，并被蛋氨酸还原，以保留蛋氨酸用于生产S-腺苷蛋氨酸和随后的代谢产物，这些代谢产物是在非生物胁迫耐受性中发挥作用的乙烯和多胺的前体。尤其是蛋氨酸显着减少。这些结果表明，大麦MGL基因应该被干旱胁迫特异性诱导，并被蛋氨酸还原，以保留蛋氨酸用于生产S-腺苷甲硫氨酸和随后的代谢产物，这些代谢产物是在非生物胁迫耐受性中发挥作用的乙烯和多胺的前体。