揭示拟南芥种子代谢稳态中的潜在相互作用（2020.4.26 植物分子研究）

谷氨酰胺（Gln）是屬于谷氨酸家族的一种游离氨基酸，该家族还包括谷氨酸，γ-氨基丁酸，脯氨酸和精氨酸。其为植物无机氮运输提供入口，在植物细胞核心代谢中起关键作用。而谷氨酰胺是植物新陈代谢的关键因素。它是运输到发育种子中的主要游离氨基酸之一，是氮代谢的关键。但是，人们对谷氨酰胺的自然变异及其与种子中其他代谢过程的调控和相互作用的了解仍然很少。

2020年4月，美国密苏里州大学植物小组生物科学系Ruthie Angelovici课题组在期刊Plant Physiology上发表了题为“mGWAS UncoversGln-Glucosinolate Seed-Specific Interaction and its Role in MetabolicHomeostasis”的在线文章，该文章通过对拟南芥谷氨酰胺相关性状的mGWAS分析从而揭示了谷氨酰胺和脂肪硫代葡萄糖苷之间的种子特异性相互作用及其在形成拟南芥种子代谢稳态中的潜在作用。

研究者利用拟南芥种子种谷氨酰胺与谷氨酸（Glu）家族其他成员的所有潜在含量比值，对拟南芥多样性研究小组的干种子中谷氨酰胺相关性状进行了代谢全基因组关联研究（mGWAS）。这种半组合方法产生了多个候选基因，经过进一步分析，揭示了脂肪硫代葡萄糖苷（GLS）与谷氨酰胺相关性状之间的意外关联。这一发现同样通过独立的QTL定位和对谷氨酰胺相关性状与种子中特定脂肪硫代葡萄糖苷存在关系的统计分析得到了证实。

此外，对缺乏脂肪硫代葡萄糖苷的拟南芥突变体的分析显示，谷氨酰胺水平和组成受到广泛的种子特异性影响，这在种子发育的早期就表现出来了。种子中脂肪硫代葡萄糖苷的消除对种子氮和硫的稳态有很大的影响，这可能导致了谷氨酰胺的响应。这一发现表明，谷氨酰胺和脂肪硫代葡萄糖苷均在种子代谢稳态的形成中起关键作用。这也意味着选择次级代谢产物可能在初级种子代谢中起关键作用。

该研究利用在干燥的拟南芥种子中的mGWAS分析表揭示了在种子发育早期发生的关键代谢相互作用。