ГАМКпомогает растениям защищаться от внешних естественных врагов. Когда насекомые питаются, разрыв клеток и повреждение тканей вызываются повреждением растений. Эта механическая обрезка будет стимулировать увеличение Ca2 plus в растениях. Растения выделяют ГАМК при стимуляции Ca2 plus в качестве меры сопротивления питанию насекомыми. В этом процессе нет сигнала жасмоната, участвующего в накоплении ГАМК. У насекомых есть ионные ГАМК-рецепторы. Субъединица ГАМК-зависимого хлоридного канала RDL (резистентная к дильдрину) дрозофилы является мишенью для многих инсектицидов. Индукция ГАМК снижала единичный ток рецептора ГАМК. В частности, ГАМК действует через хлоридные каналы, управляемые рецептором ГАМК, у беспозвоночных. Как и у большинства пестицидов, через хлоридные каналы ГАМК-рецепторов Cl-ниже по потоку управляется электрохимическими градиентами, что приводит к гиперполяризации плазматической мембраны и ингибированию питания насекомых. У растений табака, сверхэкспрессирующих ГАМК, при инокуляции северными нематодами было обнаружено снижение репродуктивной способности самок взрослых нематод в целом. Таким образом можно заставить растения достичь эффекта защиты от естественных врагов. В процессе кормления Ligustrum lucidum травоядными личинками женского пола обнаружено, что Ligustrum lucidum снижает лизиновую активность и делает белок питательным, в то время как личинки женского пола выделяют глицин - аланин, амин и другие молекулы ингибируют восстановление растительного лизина. Процесс коммуникации между растениями и травоядными также доказывает функцию ГАМК как сигнальной молекулы.
Роль в процессах антиокисления и окисления: ГАМК-шунт, как промежуточный продукт ответвления пути цикла трикарбоновых кислот, тесно связан с энергетическим циклом. В то же время ГАМК играет роль регулятора окислительных метаболитов. Когда мутант SSADH Arabidopsis подвергался воздействию высокой температуры, было обнаружено, что его интермедиат активного кислорода (ROI) накапливается, что приводит к гибели растения. доказали, что существует связь между ROI и ГАМК. Точно так же мутанты генов SSADH и GABA-T имеют большое количество ROI при высокой температуре - фенилнитрон (PBN) может накапливать большое количество GABA и улучшать выживаемость дрожжей. Поэтому считается, что шунтирующий путь ГАМК играет роль в ингибировании ROI при высокой температуре. В процессе шунтирования ГАМК SSA может трансформироваться в GHB посредством GlyR/ssar, а GHB тесно связан с ROI. Существует большое накопление GHB и ROI у мутанта с делецией SSADH, а гуабатрин может ингибировать накопление GHB и ROI и ингибировать смерть от перекисного окисления. Процесс шунтирования ГАМК может уменьшить накопление ROI и защитить организмы от окислительного повреждения и распада перекиси, вызванного высокой температурой.
Существует два пути синтеза и трансформации ГАМК в растениях: один заключается в том, что декарбоксилаза глутаминовой кислоты (GAD) катализирует декарбоксилирование глутаминовой кислоты для синтеза ГАМК, что называется ГАМК-шунтом; Другой - ГАМК, образующийся в результате трансформации продуктов деградации полиаминов, что называется путем деградации полиаминов.
Он также может поддерживать баланс углерода и кислорода: метаболический баланс углерода и азота включает многие физиологические процессы, включая энергетический обмен, метаболизм аминокислот и так далее. Поскольку синтез ГАМК и путь шунтирования включают метаболизм азота, ГАМК также является важной частью цикла трикарбоновых кислот в энергетическом цикле. Шунтирующий путь ГАМК конкурирует с дыхательной цепью за SSADH. Поэтому ГАМК долгое время рассматривали как важное звено углеродного и азотистого обмена. ГАМК путь синтеза глутамата в ветви цикла трикарбоновых кислот является одним из ключевых факторов быстрой реакции растений на внешние раздражители. Большая часть NH3 plus синтезируется путем глутаминсинтетазы/глутаматсинтетазы, который считается основным путем синтеза аминокислот. Большинство свободных аминомолекул фиксируются глутамином. Глутамат считается основной формой накопления азота в старых корнях растений. Азот хранится в аминокислотах, таких как аргинин. В то же время аргинин можно использовать и для транспорта, чтобы удовлетворить потребности организмов в азоте. Точно так же аминокислоты также участвуют в энергетическом обмене путем превращения в предшественники или промежуточные продукты цикла трикарбоновых кислот. При исследовании шпината было обнаружено, что на пролин приходится 8,1% ~ 36% от общего количества свободных аминокислот, на ГАМК приходится 12,8% ~ 22,2%, на глутамат приходится 5,6% ~ 21,5%. Глутамат является предшественником ГАМК и пролина. При низкой температуре растения будут направлять азот глутамата на метаболический путь азота, регулируемый ГАМК и пролином. Кроме того, у арабидопсиса, культивируемого при 50 ммоль/л ГАМК, за исключением НАДФ плюс зависимой цитратдегидрогеназы, глутаминсинтетазы в корне и почках и фосфоенолпируваткарбоксилазы в почках, почти все активности ферментов, связанные с первичным метаболизмом азота и абсорбцией нитратов, были затронуты. Было обнаружено, что у арабидопсиса, культивируемого в условиях NaCl, накопление ГАМК приводит к увеличению общего содержания аминокислот в арабидопсисе. В листьях арабидопсиса, культивируемых с различными соединениями азота (10 ммоль/л NH4Cl, 5 ммоль/л NH4NO3, 5 ммоль/л глутамата и 5 ммоль/л глутамина) в качестве единственного источника азота, их активность ГАД и уровень белка различаются, что указывает на то, что ГАД играет определенную роль. в азотистом обмене.
Повышение активности ГАД, ГАМК и дофамина также было обнаружено в бананах без стресса. При солевом стрессе активность глутаматдегидрогеназы и экспрессия GAD мгновенно увеличивались, а затем увеличивался поток ГАМК-шунта и других связанных путей для регулирования баланса углерода и азота. В условиях стресса соотношение НАДН:НАД плюс и АДФ:АТФ также может влиять на ГАМК-Т, что приводит к накоплению ГАМК. При солевом стрессе растения больше используют путь баланса C/N для облегчения стресса.
Кроме того, ГАМК также обладает эффектом созревания. ГАМК может стимулировать биосинтез этилена, стимулируя транскрипционную активность синтазы 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты (ACC). Этилен может снабжать растения кислородом, способствуя росту придаточных корней при заболачивании. Высокая концентрация ГАМК может подавлять рост растений и бактериальных мутантов ГАМК-аминотрансферазы (ГАМК-Т, габт), а высокая концентрация может подавлять размножение бактерий в растениях. Ингибирование ГАМК-Т в томате приведет к накоплению ГАМК и возникновению карликовости томата.