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在禾谷类植物的种子内普遍存在糊粉层组织,它是由包裹着胚乳的糊粉细胞形成的消化性组织层。种子萌发时,胚中产生的赤霉素（GAs）运输至糊粉层中,诱导糊粉层细胞合成并分泌水解酶（主要是α-淀粉酶）,以水解胚乳中的贮藏物质,为种子萌发提供能量和底物,这一过程被称为糊粉细胞的GA响应事件。其中α-淀粉酶的合成和释放严格受到GAs的诱导和脱落酸（ABA）的抑制,因此糊粉细胞是研究植物激素调控α-淀粉酶活性及相关基因表达的理想模式系统。γ-氨基丁酸（GABA）是一种四碳非蛋白质氨基酸,在植物体的代谢活动中扮演重要的角色。本研究以大麦和水稻种子为材料,研究了GABA对α-淀粉酶活性的诱导效应等,实验结果如下:大麦种子内源GABA的含量随着萌发进程逐渐升高,说明种子萌发过程中启动了内源GABA的合成,揭示GABA可能参与种子萌发过程中的某些事件。进一步检测外源GABA处理的淀粉降解量,发现GABA能够促进胚乳中淀粉的降解,而且表现出浓度效应,16 mM GABA为最有效浓度。说明种子在外源GABA的作用下,消耗了更多的胚乳贮藏物以供胚萌发之用。采用淀粉碘化钾平板法和试管法分别对大麦糊粉层α-淀粉酶活力进行测量,平板法实验结果显示,0.0625 mM GABA处理24 h后,大麦无胚半粒种子周围形成的水解透明圈与对照组产生极显著差异,并随着GABA处理浓度而递增,16 mM GABA处理透明圈面积达到最大。试管法检测验证了平板法的结果。进一步以平板法观察GABA是否通过植物激素而发挥效应,发现GA3合成抑制剂S-3307和PP333,以及ABA均不能抑制GABA对α-淀粉酶的诱导,说明GABA能够诱导α-淀粉酶的生成,且该作用可能不依赖于GA和ABA途径。以无菌条件下培养的去胚大麦糊粉细胞为材料,检测GABA对α-淀粉酶基因表达的影响。在4个α-淀粉酶家族基因中,GABA处理均不同程度上调了Amy1-Amy4的表达水平。上述结果表明,在GABA处理的大麦糊粉层中,GABA参与了对α-淀粉酶家族基因表达的诱导作用,诱导了α-淀粉酶的从头合成。分别测量无菌条件下培养的大麦和水稻种子中可溶性蛋白含量以及游离氨基酸的含量和组成,发现它们都随着萌发的进行而提高,且谷氨酸在17种游离氨基酸中含量最高。实验结果还表明大麦和水稻胚中的GABA含量、GAD活性以及PAO活性远高于胚乳,水稻谷氨酸脱羧酶基因OsGAD1也在胚中高度表达,暗示种子萌发过程中的内源GABA主要在胚中合成。随着外源GABA浓度的提高,大麦的加权萌发率逐渐升高,至16 mM时达到峰值。GABA可以促进大麦根茎的伸长生长和干鲜重的增加,且表现出浓度依赖效应,对大麦根系的促进效果尤其显著。16 mM GABA处理的大麦根系的伸长与GA3处理无显著差异,但GABA能够促进根系干鲜重的增加。测量呼吸强度、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性及α-酮戊二酸的含量后发现,4 mM和16 mM GABA处理组较对照组含量有显著增加。说明GABA处理的大麦幼苗呼吸增强,能积累更多的有机物。以水稻为实验材料验证GABA的功效,可以探索GABA诱导α-淀粉酶对禾谷类作物是否具有普遍性。研究发现,GABA处理可以诱导水稻α-淀粉酶的产生,并且促进水稻种子的萌发和水稻幼苗的生长,对水稻根系的发育也有促进作用。水稻对低浓度GABA处理不敏感,0.25 mM以下浓度处理与对照组在加权萌发率、根茎长度及干鲜重方面没有显著差异,1 mM以上浓度可促进水稻种子的萌发、呼吸强度以及幼苗的生长,且地下部生长优于GA3处理组。可见GABA对促进种子萌发有其独特的效应。以16 mM GABA处理大麦离体糊粉层48 h,测定细胞耗氧量、细胞存活率以及抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）三种抗氧化酶活性,发现GABA处理后,细胞耗氧量、细胞存活率以及三种抗氧化酶活性都显著降低。同时测定大麦糊粉细胞的H2O2含量和超氧阴离子的产生速率,发现二者都有显著增加。实验结果表明GABA可能参与诱导大麦糊粉细胞的凋亡。γ-氨基丁酸（GABA）参与了对糊粉细胞α-淀粉酶的诱导,并促进了种子的萌发。近年来对GABA的研究颇多,但揭示其介导α-淀粉酶的诱导效应尚属首次。我们以明显的表型为基础,通过α-淀粉酶酶活、α-淀粉酶基因表达情况,以及种子萌发和幼苗生长发育的变化,确认了GABA具有诱导α-淀粉酶从头合成的效应。