Germination of rice (Oryza sativa L.) results in rapid accumulation of γ-aminobutyric acid (GABA), but its precise role in the process remains unclear. In this study, we analyzed GABA shunt-related amino acids [glutamate (Glu), alanine (Ala), and GABA] and tricarboxylic acid (TCA)-cycle-related organic acids (pyruvate, citrate, α-ketoglutarate, succinate, fumarate, and malate) in rice, under dark and anaerobic conditions, to investigate the role of GABA in rice germination. The change in the GABA content before and after germination was compared using 2 cultivars selected from 18 varieties of Korean rice. Correlation analysis indicated that the metabolism of GABA in germinating rice might be related to Ala metabolism. In a two-way stress study, GABA content was found to be positively related to TCA-cycle organic acid contents (α-ketoglutarate, succinate, fumarate, and malate) but show a negative relation with GABA shunt-related amino acid contents (Glu, Ala). In the dark, accumulation of TCA-cycle organic acids was observed, but Glu and Ala levels were reduced. GABA treatment (1 mM) in dark conditions produced TCA-cycle organic acids at levels similar to those in light conditions. In anaerobic conditions, TCA-cycle-related compounds accumulated at a high level, but Glu and Ala were remarkably reduced compared with normal conditions. As a result, GABA shunt is connected with TCA-cycle organic acids, but not amino acids. In conclusion, the present research suggests that GABA, accumulated in certain stress conditions, supplies organic acids such as succinate to the TCA cycle.

中文翻译：

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γ-氨基丁酸的产生及其在水稻（Oryza sativa L.）幼苗三氯乙酸循环中的补充作用

水稻 (Oryza sativa L.) 的发芽导致 γ-氨基丁酸 (GABA) 的快速积累，但其在该过程中的确切作用仍不清楚。在本研究中，我们分析了 GABA 分流相关氨基酸 [谷氨酸 (Glu)、丙氨酸 (Ala) 和 GABA] 和三羧酸 (TCA) 循环相关有机酸（丙酮酸、柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、富马酸）和苹果酸）在黑暗和厌氧条件下的水稻中，以研究 GABA 在水稻发芽中的作用。使用从 18 个韩国水稻品种中选出的 2 个品种，比较了发芽前后 GABA 含量的变化。相关性分析表明，水稻萌发过程中GABA的代谢可能与Ala代谢有关。在双向压力研究中，发现 GABA 含量与 TCA 循环有机酸含量（α-酮戊二酸、琥珀酸、富马酸和苹果酸），但与 GABA 分流相关的氨基酸含量（Glu、Ala）呈负相关。在黑暗中，观察到 TCA 循环有机酸的积累，但 Glu 和 Ala 水平降低。GABA 处理 (1 mM) 在黑暗条件下产生的 TCA 循环有机酸的水平与光照条件下的水平相似。在厌氧条件下，与 TCA 循环相关的化合物以高水平积累，但与正常条件相比，Glu 和 Ala 显着减少。因此，GABA 分流与 TCA 循环有机酸相连，但与氨基酸无关。总之，目前的研究表明，在某些压力条件下积累的 GABA 为 TCA 循环提供有机酸，如琥珀酸。在黑暗中，观察到 TCA 循环有机酸的积累，但 Glu 和 Ala 水平降低。GABA 处理 (1 mM) 在黑暗条件下产生的 TCA 循环有机酸的水平与光照条件下的水平相似。在厌氧条件下，与 TCA 循环相关的化合物以高水平积累，但与正常条件相比，Glu 和 Ala 显着减少。因此，GABA 分流与 TCA 循环有机酸相连，但与氨基酸无关。总之，目前的研究表明，在某些压力条件下积累的 GABA 为 TCA 循环提供有机酸，如琥珀酸。在黑暗中，观察到 TCA 循环有机酸的积累，但 Glu 和 Ala 水平降低。GABA 处理 (1 mM) 在黑暗条件下产生的 TCA 循环有机酸的水平与光照条件下的水平相似。在厌氧条件下，与 TCA 循环相关的化合物以高水平积累，但与正常条件相比，Glu 和 Ala 显着减少。因此，GABA 分流与 TCA 循环有机酸相连，但与氨基酸无关。总之，目前的研究表明，在某些压力条件下积累的 GABA 为 TCA 循环提供有机酸，如琥珀酸。在厌氧条件下，与 TCA 循环相关的化合物以高水平积累，但与正常条件相比，Glu 和 Ala 显着减少。因此，GABA 分流与 TCA 循环有机酸相连，但与氨基酸无关。总之，目前的研究表明，在某些压力条件下积累的 GABA 为 TCA 循环提供有机酸，如琥珀酸。在厌氧条件下，与 TCA 循环相关的化合物以高水平积累，但与正常条件相比，Glu 和 Ala 显着减少。因此，GABA 分流与 TCA 循环有机酸相连，但与氨基酸无关。总之，目前的研究表明，在某些压力条件下积累的 GABA 为 TCA 循环提供有机酸，如琥珀酸。