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GABA旁路在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用
标题：GABA旁路在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用
摘要：
小麦（Triticumaestivum）是世界上最重要的粮食作物之一，但叶锈病（leafrust）是小麦产量和质量的严重威胁之一。GABA（γ-氨基丁酸）作为一种重要的抗逆分子，在植物内参与多种生物学过程，包括光合作用、生长发育和抗病性反应。本论文综述了GABA旁路在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用机制和调控网络，以及其在提高小麦抗病性和农业可持续发展中的潜在应用。
1.引言
叶锈病由叶锈菌（Pucciniaspp.）引起，严重感染小麦的叶片，导致叶片减光、凋谢甚至死亡，从而影响小麦的生长和产量。有效控制叶锈病的传播和侵染对小麦种植具有重要意义。GABA作为一种非蛋白质氨基酸，已被证明参与多种植物抗病反应，因此对于研究GABA在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用具有重要的研究价值。
2.GABA旁路的概述
GABA旁路包括GABA的合成、转运、降解和信号转导等过程。GABA的合成起源于谷氨酰脱羧酶（glutamatedecarboxylase，GAD）的催化反应，通过将谷氨酸转化为GABA。GABA可以通过转运蛋白GB翻转酶（GABAtransporter，GAT）进入细胞内或进入叶绿体。在细胞内，GABA可由GABA转氨酶（GABAtransaminase，GABAT）降解为丙酮酸，或通过胺化合酶（polyamineoxidase，PAOX）代谢为脯氨酸，从而引起相关生理反应。
3.GABA旁路在小麦抗叶锈菌侵染中的作用机制
3.1GABA参与信号转导
GABA可以通过与γ-氨基丁酸受体（GABAreceptor，GABAR）结合，使信号转导途径激活，进而启动抗病性反应。研究表明，GABA通过激活Ca2+/CaM途径和ROS（活性氧物种）信号，诱导小麦产生抗病相关基因和次生代谢物。
3.2GABA参与光合作用和光合产物分配
GABA旁路在小麦的光合作用和光合产物分配中起重要作用。GABA可以调节光合作用的速率和光合色素的积累，通过影响小麦叶片的生理代谢转化和碳源分配，提高小麦的抗病性。
3.3GABA参与激素信号转导
植物激素在调控植物生长发育和抗病性中起到关键的作用。研究发现，GABA旁路通过调控激素（如乙烯、脱落酸和赤霉素）信号转导，参与小麦的抗叶锈菌侵染和抗病性反应。
4.调控GABA旁路以提高小麦抗病性的潜力
根据GABA旁路在小麦抗叶锈菌侵染中的重要作用，可以通过以下途径调控GABA代谢和信号转导，以提高小麦的抗病性：通过过表达或沉默GAD、GAT和GABAT等关键基因来增加或降低GABA含量以及信号传递速率；通过调控GABA相关酶（如GABAT和PAOX）的活性来影响GABA的降解通路；以及通过激素信号转导调控GABA参与的抗病性反应。
5.结论
GABA旁路在小麦抵抗叶锈菌侵染中起到重要作用。通过调控GABA代谢和信号转导，可以提高小麦的抗病性和产量。未来的研究应进一步探索GABA旁路的调控网络，以及其与其他信号通路的相互作用，为小麦抗病研究和农业可持续发展提供新的思路和策略。
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