氨基酸在植物營養(yǎng)中的作用
氨基酸液肥,是營養(yǎng)成分以氨基酸為載體使植物可直接吸收利用的液體肥料,因所含營養(yǎng)成分不同分為氨基酸多元復(fù)合肥、氨基酸鈣、氨基酸鋅、氨基酸鐵、氨基酸鉀等。隨著人們生活水平的提高對無公害綠色食品的要求越來越高,氨基酸液肥作為一種生態(tài)肥料在果蔬生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。氨基酸能很好的抑制硝酸鹽的吸收、利用,可以促進(jìn)植物生長、提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì),下面詳述氨基酸在植物營養(yǎng)中的作用。
常見氨基酸分子結(jié)構(gòu)
氨基酸是構(gòu)建生物機(jī)體的眾多生物活性大分子之一,是構(gòu)建細(xì)胞、修復(fù)組織的基礎(chǔ)材料。氨基酸對植物的營養(yǎng)貢獻(xiàn)不只是提供氮源,還對植物的生理代謝有不可低估的影響。雖然土壤環(huán)境中的氮80%以上是以有機(jī)態(tài)形式存在的,但過去人們認(rèn)為植物是不能利用有機(jī)態(tài)氮的。直到十九世紀(jì)末以后不斷有研究結(jié)果表明植物能夠吸收一定量的氨基酸并加以利用,且氨基酸在植物體內(nèi)的相關(guān)生理學(xué)效應(yīng)和機(jī)制被進(jìn)一步認(rèn)識,這也帶動了氨基酸肥料的發(fā)展。
1、植物對氨基酸的吸收
雖然植物能夠利用氨基態(tài)氮在很長時間內(nèi)就被證實和認(rèn)同,隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷進(jìn)步,特別是同位素示蹤技術(shù)和顯微放射顯影技術(shù)等在生物學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用,植物吸收利用氨基態(tài)氮的研究取得了較大進(jìn)展。主要有以下幾點:一、植物能夠直接吸收氨基酸;二、植物對不同氨基酸的吸收能力不同;三、并不是所有的氨基酸都對植物生長有促進(jìn)作用,有些氨基酸可能對植物生長有抑制作用。四、植物吸收氨基酸后能夠在體內(nèi)轉(zhuǎn)化合成其他氨基酸;五、有些植物吸收利用氨基酸與環(huán)境中無機(jī)氮源和氨基酸態(tài)氮供應(yīng)量有關(guān),且對吸收利用的氨基酸有選擇性。六、不僅植物的根能吸收氨基酸,有些植物的莖葉也能吸收氨基酸。七、植物與土壤中的微生物對氨基酸的吸收有一定的競爭關(guān)系。
2、氨基酸在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化、分配與代謝。
植物體內(nèi)也有氨基轉(zhuǎn)換作用和脫氨基作用。氨基轉(zhuǎn)換作用是一種氨基酸的氨基被轉(zhuǎn)移到一種酮酸的酮基上,而使之氨基化的反應(yīng),接受體即變成一種新的氨基酸,而供給體則變成另一種酮酸。由于氨基酸在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化代謝較為復(fù)雜。一些作物除能通過轉(zhuǎn)氨基作用、脫氨基作用進(jìn)行氨基酸轉(zhuǎn)化外,還能通過三梭酸循環(huán)、糖酵解和其它代謝途徑形成有機(jī)酸、糖等產(chǎn)物,最后轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)等植物的組成部分。植物對氨基酸的代謝可能從根部就發(fā)生轉(zhuǎn)氨基作用,并能向其他部位轉(zhuǎn)運。氨基酸的再分布需要載體。氨基酸在植物機(jī)體內(nèi)的再分布并不是均勻的。不同氨基酸種類和不同組織器官中存在差異。
3、氨基酸對植物的生理效應(yīng)
進(jìn)入植物體內(nèi)的甘氨酸既通過轉(zhuǎn)氨基又經(jīng)過脫氨基和其它過程而形成各種氨基酸,同時還通過三羧酸循環(huán)、糖酵解和其它代謝途徑形成有機(jī)酸、糖等產(chǎn)物,最后轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)等植物的組成部分。植物體內(nèi)的甘氨酸通過蘋果酸穿梭作用向硝酸還原酶提供NADH促進(jìn)NO3-的還原, 當(dāng)外源供給甘氨酸時會促進(jìn)硝酸還原酶的活性。氨基酸具有減輕植物重金屬離子毒害作用。菌根根系中游離態(tài)氨基酸的存在可能會減輕重金屬離子對寄主植物的毒害作用,其原因可能是形成氨基酸-陽離子-聚磷酸復(fù)合物,減少了重金屬離子的移動性。氨基酸在生物體中具有抗氧化作用。氨基酸已被建議作為活體內(nèi)潛在的抗活性氧(特別是O2和O2-) 的生物抗氧化劑。在氨基酸中親O2-活力強(qiáng)的有甲硫氨酸、酪氨酸、谷氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺等;對于親-OH能力,氨基酸中活力最強(qiáng)的是酪氨酸,其次是谷氨酸和天冬氨酸,而具有高度親O2-活力的甲硫氨酸只表現(xiàn)出微弱的親-OH活力。此外,氨基酸還有鈍化病原菌毒素的作用。不同氨基酸和植物種類所產(chǎn)生的生理效應(yīng)不同。
4、氨基酸對植物的營養(yǎng)作用
(1)氨基酸本身就是植物營養(yǎng)劑
氨基酸是植物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。因為氨基酸含有豐富的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)對人和動物來說都是不可缺少的營養(yǎng)成份,少了蛋白質(zhì),人和動物不能正常生長和發(fā)育。因此,植物少了它也就不能正常生長??梢姲被釋χ参餇I養(yǎng)的補(bǔ)充作用是不可低估的。
(2)氨基酸促進(jìn)植物光合作用
由于氨基酸本身的特性,對植物生長特別是光合作用具有獨特的促進(jìn)作用,尤其是甘氨酸,它可以增加植物葉綠素含量,提高酶的活性,促進(jìn)二氧化碳的滲透,使光合作用更加旺盛,對提高作物品質(zhì),增加Vc和糖的含量都有著重要作用。
(3)氨基酸對植物生長的影響
色氨酸和蛋氨酸在土壤中主要被微生物合成生長素和乙烯,而色氨酸是生長素的前體物質(zhì),蛋氨酸是乙烯的前體物質(zhì),因此二者可起到類激素作用。作物生長發(fā)育過程需要各種營養(yǎng)元素、物質(zhì),這些營養(yǎng)元素、物質(zhì)的吸收數(shù)量比例以及在體內(nèi)的平衡狀況,對作物的營養(yǎng)生理影響很大,可直接關(guān)系到作物果實的品質(zhì),而正是解決這一問題的關(guān)鍵成份,植物噴施或灌施氨基酸營養(yǎng)液肥可增加植物體內(nèi)所需的各種營養(yǎng)元素,加劇干物質(zhì)的積累和從植物根部或葉部向其他部位的運轉(zhuǎn)速度和數(shù)量,調(diào)節(jié)大量元素、微量元素以及各種營養(yǎng)成份的比例和平衡狀態(tài),從而起到調(diào)節(jié)植物正常生長的作用。
(4)氨基酸是強(qiáng)有力的絡(luò)合劑
N、P、K等大量元素、Zn、Fe、Cu、Mn、B、Mo等微量元素是作物體內(nèi)所必需的物質(zhì)。作物會經(jīng)常出現(xiàn)缺乏某些元素的癥狀,其原因是可被作物吸收的有效部分含量太少,而氨基酸可與難溶性元素發(fā)生螯合反應(yīng),對作物所需元素產(chǎn)生保護(hù)作用,并生成溶解度好、易被作物吸收的螯合物,從而有利于植物吸收。在此氨基酸正是起到絡(luò)合劑的作用。
(5)氨基酸對植物體內(nèi)促進(jìn)硝酸還原酶的活性及NO3-吸收的效應(yīng)
甘氨酸在植物體內(nèi)能促進(jìn)NO3-的還原,這種主用主要是通過蘋果酸穿梭作用向硝酸還原酶提供NADH,增強(qiáng)硝酸還原酶的活性來實現(xiàn)的。在低濃度NO3-供應(yīng)時,氨基酸對硝酸還原酶誘導(dǎo)的抑制是由于抑制了NO3-的吸收而使可利用的底物缺乏。甘氨酸對不結(jié)球白菜和生菜硝酸鹽含量降低效果好。此外氨基酸部分替代硝態(tài)氮不但可以顯著降低兩種蔬菜體內(nèi)硝酸鹽含量,而且改善了蔬菜的品質(zhì)。
(6)氨基酸肥料對作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響
氨基酸肥料作為一種新型肥料,對作物增產(chǎn)、提高作物品質(zhì)、改良土壤狀況等有促進(jìn)作用。在西瓜上噴施氨基酸復(fù)合肥后,西瓜植株的座瓜率、生長發(fā)育、品質(zhì)等均有一定程度增強(qiáng),且對西瓜的枯萎病也起到了一定的抵御作用。單季晚水稻葉面噴施氨基酸營養(yǎng)液,能夠提高水稻得產(chǎn)量,并在高濃度、高劑量的噴施條件下并未見有藥害的發(fā)生。在棉花初花期噴施氨基酸微肥,能夠顯著提高棉花得坐桃率進(jìn)而提高棉花產(chǎn)量。噴施氨基酸復(fù)混肥能夠改善荔枝的品質(zhì),荔枝的還原性糖含量比對照增加0.41%-0.71%。