四、讨论

油菜种子与其他油料作物种子一样，在种子形成过程中，先是糖分的积累，后来大量转化为脂肪。为什么油料作物种子在形成过程中糖分会转化为脂肪？这种转化是受什么因素调节与控制的？这些问题已引起部分研究者的注意（Stumpf，1963），在以前若干篇报道中发现在油菜种子形成过程中，与脂肪累积相平行的是HMP途径的加强，后者所产生的NADPH2是合成脂肪酸所必不可少的条件。进一步值得深思的问题是为什么在脂肪形成过程中HMP途径会加强，它又是受什么因素调节与控制的？一般认为HMP途径最初的两个脱氢反应是其关键性的步骤。脱氢反应中包含二个主要的因素：①脱氢酶（G-6-P脱氢酶和6-PG脱氢酶）的活力；②NADP的供应。增加脱氢酶的活力或提高NADP的含量均能加强HMP途径。影响酶活力的因素可能有两个：①酶蛋白本身的浓度；②酶的激活或抑制。在前文中（施教耐等，1965a）主要探讨酶因素对HMP途径的调节，而且发现在油菜花蕾中存在一种G-6-P脱氢酶和6-PG脱氢酶的天然抑制剂在调节着酶的活力。本文就脱氢反应中的第二个因素即NADP的供应，探讨其对HMP途径的调节作用。

本试验所采用的三种人工电子受体都表现出一定的生化和代谢活性，首先，三种电子受体均有接受NADPH2电子的能力，因而起着电子传递体的作用。三者对种子呼吸都有促进，但性质上有所不同。PMS氧化NADPH2是直接的和非酶促的反应，MB和TPTZ要通过心肌黄酶的作用接受电子。此外，PMS和MB还原后能自动氧化，而TPTZ还原后形成的Formazan（甲䐶）沉淀不能在空气中重新氧化（Butt & Beevers，1961），因而PMS和MB起交替的电子载体作用，对CO2释放和O2吸收同时促进，而TPTZ促进CO2释放，对吸收O2促进很少，致使呼吸商显著升高。同位素试验进一步表明电子受体对呼吸的促进主要是活化呼吸的HMP部分，因对葡萄糖C-1的氧化显著促进，且此促进不能为丙二酸（TCA循环的抑制剂所抑制），对葡萄糖C-6氧化则不影响，比升高。此现象在肝脏（Cahill等，1958）、腹水癌细胞（Wenner，1958）、乳腺（McLean，1960）、马铃薯切片（Ap Rees等，1960）、玉米根尖（Butt & Beevers，1961）也有同样的报道。

PMS、MB和TPTZ对葡萄糖的吸收与C14O2的释放有着性质和程度上的若干差异，说明三种电子受体的作用不完全一样，不能全归为有利于NADPH2的氧化（Smith，1952；Novikoff，1959；Gaur和Beevers，1959），但根据三种电子受体均促进葡萄糖C-1氧化，仍然有理由认为三者有着共同的作用点，并暗示出油菜种子中HMP途径的参与受还原型NADP氧化速率的限制。

不少研究者注意到加入使NADPH2氧化的代谢底物——天然电子受体，也能大大促进葡萄糖C-1的氧化，Holzer等（1960）观察到酵母细胞中加入铵盐，能使G-6-P进入HMP途径的氧化速度加速，因该条件下，a-酮戊二酸转化为谷氨酸是一个氧化NADPH2的还原氨化过程。Butt和Beevers（1961）发现硝酸盐处理玉米根尖能大大刺激葡萄糖C-1的氧化，因为硝酸盐的还原也需要NADPH2，此结果为王业芹等（1964）在小麦的工作中所证实。Kinoshita（1957）在牛角膜上皮细胞中加NADPH2的受体丙酮酸（在乳酸脱氢酶作用下形成乳酸）时，观察到C-1-C14放出C14O2的量增加8倍。Wenner（1958）在腹水癌细胞中也观察到同样的现象。McLean（1960）应用胰岛素刺激大鼠乳腺脂肪形成，也发现对葡萄糖C-1氧化的促进。亚砷酸钠能显著地刺激油菜种子的脂肪形成（刘承宪等）。在本试验中亚砷酸钠刺激脂肪形成的同时，葡萄糖C-1的氧化以相应的倍数而促进，对C-6氧化则没有影响，表现出与上述人工电子受体类似的作用，说明在合成脂肪时，脂酰 CoA起着NADPH2的天然电子受体的作用，由此得出结论，脂肪合成的加强，有利于NADPH2的氧化，有利于NADP的再生，有利于HMP途径的加强，因而在脂肪合成、NADPH2氧化和HMP途径加强间存在着相互影响、相互促进的偶联关系。(https://www.daowen.com)

图2　油菜种子发育过程中脂肪合成调节

（a）幼小种子由于存在着抑制G-6-P脱氢酶和6-PG脱氢酶的天然抑制剂，EMP途径占优势，而HMP途径活力低，因此限制了脂肪酸的合成（b）成熟的种子由于天然抑制含量降低，HMP途径活力显著增加，促进了脂肪酸的合成，并使NADPH2的重新氧化加强，因而形成了正反馈现象
1—天然抑制剂Natural inhibitor；2—戊糖支路HMP pathway；3—酵解途径EMP pathway；4—丙酮酸Pyruvic acid；5—乙酰 CoA Acetyl-CoA；6—长链脂肪酸Long chain fatty acids；7—三羧酸循环TCA cycle

本工作结合以前天然抑制剂的结果，对油菜种子形成过程中HMP途径与脂肪形成间的调节可作如下的推测（见图2）：在花蕾中，由于天然抑制剂的存在，G-6-P脱氢酶和6-PG脱氢酶处于抑制状态，HMP途径受阻，NADPH2供应不足或由于其他原因，脂肪不形成。随着子房受精、种子形成，抑制剂减少乃至消失，脱氢酶活化，HMP途径作用，NADPH2产生，加上其他因素（如三羧酸循环的减弱等），脂肪开始形成，NADPH2的利用加快，NADP的再生迅速，再促进HMP途径。反过来，又促进NADPH2的产生和脂肪的合成，从而在脂肪合成与HMP途径间建立起“正反馈”的调节机制，而NADPH2的氧化还原成为两者间的衔接点。当然上述推测并不排除其他因素在脂肪代谢中起调节作用的可能性，实际上，生物体的调节，必然是多因素的，而且是相互联系、相从依存、相互影响的。