谷氨酰胺（Gln）是屬于谷氨酸家族的一種游離氨基酸，該家族還包括谷氨酸，γ-氨基丁酸，脯氨酸和精氨酸。其為植物無(wú)機(jī)氮運(yùn)輸提供入口，在植物細(xì)胞核心代謝中起關(guān)鍵作用。而谷氨酰胺是植物新陳代謝的關(guān)鍵因素。它是運(yùn)輸?shù)桨l(fā)育種子中的主要游離氨基酸之一，是氮代謝的關(guān)鍵。但是，人們對(duì)谷氨酰胺的自然變異及其與種子中其他代謝過(guò)程的調(diào)控和相互作用的了解仍然很少。

2020年4月，美國(guó)密蘇里州大學(xué)植物小組生物科學(xué)系Ruthie Angelovici課題組在期刊Plant Physiology上發(fā)表了題為“mGWAS UncoversGln-Glucosinolate Seed-Specific Interaction and its Role in MetabolicHomeostasis”的在線文章，該文章通過(guò)對(duì)擬南芥谷氨酰胺相關(guān)性狀的mGWAS分析從而揭示了谷氨酰胺和脂肪硫代葡萄糖苷之間的種子特異性相互作用及其在形成擬南芥種子代謝穩(wěn)態(tài)中的潛在作用。

研究者利用擬南芥種子種谷氨酰胺與谷氨酸（Glu）家族其他成員的所有潛在含量比值，對(duì)擬南芥多樣性研究小組的干種子中谷氨酰胺相關(guān)性狀進(jìn)行了代謝全基因組關(guān)聯(lián)研究（mGWAS）。這種半組合方法產(chǎn)生了多個(gè)候選基因，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，揭示了脂肪硫代葡萄糖苷（GLS）與谷氨酰胺相關(guān)性狀之間的意外關(guān)聯(lián)。這一發(fā)現(xiàn)同樣通過(guò)獨(dú)立的QTL定位和對(duì)谷氨酰胺相關(guān)性狀與種子中特定脂肪硫代葡萄糖苷存在關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析得到了證實(shí)。

此外，對(duì)缺乏脂肪硫代葡萄糖苷的擬南芥突變體的分析顯示，谷氨酰胺水平和組成受到廣泛的種子特異性影響，這在種子發(fā)育的早期就表現(xiàn)出來(lái)了。種子中脂肪硫代葡萄糖苷的消除對(duì)種子氮和硫的穩(wěn)態(tài)有很大的影響，這可能導(dǎo)致了谷氨酰胺的響應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)表明，谷氨酰胺和脂肪硫代葡萄糖苷均在種子代謝穩(wěn)態(tài)的形成中起關(guān)鍵作用。這也意味著選擇次級(jí)代謝產(chǎn)物可能在初級(jí)種子代謝中起關(guān)鍵作用。

該研究利用在干燥的擬南芥種子中的mGWAS分析表揭示了在種子發(fā)育早期發(fā)生的關(guān)鍵代謝相互作用。