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γ-氨基丁酸(GABA)與植物乾旱記憶

圖片來源:維基百科

植物在缺水的時候,會分泌離層酸(ABA,abscisic acid)使氣孔關閉。這個過程分為兩階段:第一階段是先釋出儲存在葉片的離層酸讓氣孔馬上關閉,如果缺水的狀況持續下去,植物便會再由根部合成新的離層酸,並將之運輸到葉片,讓氣孔持續關閉。

最近的研究發現,植物在缺水的時候,不只有葉片與根部會分泌離層酸,構成氣孔的保衛細胞(guard cells)會合成γ-氨基丁酸(GABA,γ-Aminobutyric acid);GABA接著會累積在植物的組織中,而GABA累積的程度也與植物氣孔關閉有關。

GABA的累積會持續到隔天早上。第二天早上組織中GABA的殘留量,決定了第二天氣孔張開的程度:GABA殘留愈多,氣孔張開的程度愈小。也就是說,植物可以透過GABA來「記得」前一天乾旱的程度。研究團隊發現,至少在大豆、大麥與蠶豆中都可以觀察到GABA與乾旱記憶的關係。他們也發現,分泌較多GABA的突變株,對抵禦乾旱的能力比較強。

在動物中,GABA是一種神經傳導物質。植物沒有神經系統,但是植物裡面的確會合成GABA,而這個研究發現了GABA與乾旱相關的「記憶」。

參考文獻:

Bo Xu, Yu Long, Xueying Feng, Xujun Zhu, Na Sai, Larissa Chirkova, Annette Betts, Johannes Herrmann, Everard J. Edwards, Mamoru Okamoto, Rainer Hedrich, Matthew Gilliham. GABA signalling modulates stomatal opening to enhance plant water use efficiency and drought resilience. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-21694-3

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