Fluctuations of γ-aminobutyrate, γ-hydroxybutyrate, and related amino acids in Arabidopsis leaves as a function of the light-dark cycle, leaf age, and N stress

摘要

To gain further insight into the metabolic role of γ-aminobutyrate (GABA), we determined the pool sizes of GABA and its catabolic products, alanine and γ-hydroxybutyrate (GHB), as well as key amino acids (Glu, Gln, Asp, Asn, Pro, Gly, Ser), in Arabidopsis leaves as a function of the light-dark cycle, leaf age (old versus young), and N stress (continuous versus interrupted N supply). Regardless of time of day and leaf age, there was a close relationship among Glu, GABA, and GHB when N was supplied continuously, indicating that GABA and GHB were probably derived exclusively from Glu and GABA, respectively. Ala was also closely linked to GABA in young leaves, but not in old leaves, a result consistent with the existence of multiple sources of Ala. The nature of the responses of GABA and GHB to an interrupted N supply depended on leaf age, and differed from responses exhibited by Glu, Gln, and Asn. Overall fluctuations in primary amino acids under both continuous and interrupted N supply, as well as those associated with photorespiration, aging, and stress, suggest that the old and young leaves chosen for study here function in Arabidopsis as source and sink leaves, respectively.Afin de mieux connaître le rôle métabolique du γ-aminobutyrate (GABA), les auteurs ont déterminé les dimensions du pool de GABA et de ses produits cataboliques, alanine et γ-hydroxybutyrate (GHB), ainsi que des acides aminés déterminants (Glu, Gln, Asp, Pro, Gly, Ser), dans les feuilles de l'Arabidopsis, en fonction du cycle lumière/obscurité, de l'âge de la feuille (âgée vs jeune) et du stress en N (apport continu vs interrompu). Indépendamment de l'heure du jour et de l'âge de la feuille, on observe une relation étroite entre les Glu, GABA et GHB, lorsque le N est apporté de façon continue, ce qui indique que le GABA et le GBH dérivent probablement et exclusivement du Glu et du GABA, respectivement. L'Ala est aussi étroitement reliée au GABA chez les jeunes feuilles, mais pas chez les feuilles âgées, un résultat congruent avec l'existence de multiples sources d'Ala. La nature des réactions du GABA et du GHB à l'interruption de l'apport en N, dépend de l'âge de la feuille, et diffère des réactions des Glu, Gln, et Asn. Les fluctuations d'ensemble des acides aminés primaires avec des apports continus et interrompus de N, ainsi que celles associées à la photorespiration, l'âge et le stress, suggèrent que les feuilles jeunes et âgées choisies pour cette étude fonctionnent respectivement comme source et puit, chez l'Arabidopsis.