谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase，GAD)广泛存在于动植物体内，是一种胞内酶，依赖磷酸吡哆醛辅酶催化L-谷氨酸生成γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric Acid，简称GABA)。GABA是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经传达物质，约50％的中枢神经突触部位以GABA为递质(Lee etal.2001)，但在植物中GABA的作用还有待进一步的研究。编码GAD蛋白的基因也已经在很多植物中被克隆比如拟南芥(Bouché et al.，2004；Turano and Fang1998)、水稻(Akama et al.，2001；Ohs et al.，2005)、豇豆(Johanson et al.，1997)、番茄(Gallego et al.，1995)、烟草(Yuns and Ohs1998)等。序列分析表明GAD蛋白含有两个保守结构域，一个是位于中间区域的5’-磷酸吡哆醛结合位点，另一个是在植物中特有的位于碳末端与钙调蛋白(CaM)结合的区域(Baum etal.，1993：Arazi et al.，1995；Gallego et al.，1995)。GAD酶的活性在生物体内受到pH值和Ca2+/CaM的调节。植物应对一些生物和非生物胁迫(如机械损伤、冷害、盐胁迫、植物激素、组织缺氧)时，GAD基因会呈现表达差异，GAD酶的活性也会相应改变，随之GABA会在植物各组织中迅速富集，从而在植物生理过程如PH值调控，三羧酸循环中碳的流通，氮的代谢、运输和储藏，植物防御起到一定的作用(Yunlong Zhuang et al.，2010；Juan et al.，2010；Bouché and Fromm2004；Shelp et al.，1999；Alan WB et al.，1997；Pedro PG et al.，1995)。　　 本实验室在前期获得了该基因的全长序列(MaGAD1)，组织特异性表达结果表明,该基因在香蕉的根、茎、叶、花、果实中均有表达，其中果实中的表达量最高。采后荧光定量PCR结果显示，MaGAD1在采后果实由绿转黄即乙烯跃变开始时相对表达量急剧上升到最大值约为采后早期的30倍，到乙烯峰值时其相对表达量略微下降，随后快速下降到最低值。这一结果推测MaGAD1可能参与了香蕉果实采后乙烯生物合成过程。　　 本研究为了了解香蕉MaGAD1是否参与各种非生物胁迫反应?是否参与乙烯生物代谢途径及如何调控?首先用外源乙烯利、水淹、伤害及低温处理，采用实时荧光定量PCR分析基因表达变化。结果显示乙烯利处理香蕉幼苗后，该基因在叶片中的表达被强烈的诱导上调表达，这与之前在对香蕉果实采用乙烯处理的结果一致。而且处理后叶片MaGAD酶活性和GABA含量也稍有增加但不显著，显示乙烯可能在转录水平上调控MaGAD1。对香蕉幼苗实施水淹、伤害和低温胁迫，MaGAD1的表达量没有明显变化，但MaGAD酶活性与内源GABA含量却显著增强，推测MaGAD1可能主要与乙烯代谢相关，而与上述非生物胁迫关系不明显。胁迫后MaGAD酶活性与内源GABA含量的变化，可能是与GAD基因家族中其他成员相关。　　 构建花叶病毒35S启动子驱动MaGAD1植物表达载体pC1302-GAD1，通过农杆菌介导的花序浸泡法将该载体转入拟南芥中使MaGAD1过量表达。通过T1代抗性筛选及PCR检测获得了21株MaGAD1阳性植株，T3代抗性筛选获得了11株纯合株系。经过southern blot检测后选取C-4、C-6进行MaGAD1在转基因拟南芥中功能研究。通过对转基因植株的表型观察发现，转基因株系C-4、C-6种子萌发时间在正常条件和外源ACC处理时比野生型提前，而且发芽速率远高于野生型。在用0.2‰的乙烯利处理各株系成年植株后，检测乙烯信号转导和生物合成途径相关基因的表达，结果表明MaGAD1能够增强拟南芥体内乙烯信号通路上游元件ETR1和ERS1对外源乙烯感受程度，提高拟南芥植株乙烯生物合成途径ACS4和ACO2的表达。结果说明MaGAD1调控乙烯生物代谢途径关键基因的表达，从而促进了乙烯生物合成过程，影响植物成熟和衰老。