蛋白质是构成生命的基础物质,而蛋白质的基础单位就是氨基酸。氨基酸对于植物、人和动物都是不可或缺的存在——除了作为基础构件参与蛋白质合成之外,它还自带独特生理功能,直接参与各类生命活动与激素合成,对农业生产的价值远比我们想象的更大。
什么是氨基酸?
氨基酸,是含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称,是组成蛋白质的基本单位,更是一切生命的基础基石。对于同样是生命体的植物来讲,氨基酸就是构建其生命大厦的核心砖块。
20世纪以来,科学家对氨基酸的应用研究长期聚焦在人类营养和动物营养领域,一度忽视了它在植物营养上的重要作用。最近几十年,随着植物生理学的快速发展,氨基酸在农业生产中的独特价值才被逐渐发掘出来。
哪些氨基酸能够被植物吸收利用?
科学家很早就发现,氨基酸存在左旋和右旋的之分,分别被定义为L-型氨基酸(左旋氨基酸)和D-型氨基酸(右旋氨基酸)——二者就像人的双手,互为镜像结构。
而动植物只能利用L-型左旋氨基酸,D-型氨基酸仅能被部分特定细菌和真菌利用,无法被动植物吸收。因此,只有带有生物活性的左旋氨基酸,才是对植物真正有用的氨基酸。
18种氨基酸对植物各自有什么生理作用?
不同的氨基酸对植物的功能各不相同,对应不同的种植需求,可以针对性选择补充:
- 丙氨酸:增加叶绿素合成,调节叶片气孔开放,帮助植物抵抗病菌入侵
- 天门冬氨酸:促进种子发芽,推动蛋白质合成,在作物快速生长期提供充足氮素补给
- 半胱氨酸:自带抗氧化功能,帮助维持细胞正常生理功能
- 谷氨酸:降低作物体内硝酸盐积累,促进种子发芽,提升叶片光合作用,增加叶绿素合成
- 甘氨酸:增强作物光合作用,促进作物生长,提升作物含糖量,同时还是天然的金属螯合剂,帮助作物吸收中微量元素
- 组氨酸:调节叶片气孔,抵抗病原菌入侵,促进细胞分裂素的合成
- 异亮氨酸、亮氨酸:提高作物耐盐能力,提升花粉活力,增加作物香气,促进萌芽
- 赖氨酸:促进叶绿素合成,增强植物抗寒抗旱的抗逆能力
- 蛋氨酸:促进植物内源激素乙烯和多胺的合成,调节作物生长发育
- 苯丙氨酸:促进木质素和花青素的合成,帮助作物转色增甜
- 脯氨酸:提高植物对渗透胁迫的抗性,增强花粉活力,是作物抗逆的核心氨基酸
- 苏氨酸:提高植物抗逆耐受性,降低虫害发生概率,改善土壤腐殖质化过程
- 色氨酸:促进内源激素生长素吲哚乙酸的合成,帮助芳香族化合物的合成
- 酪氨酸:增强植物的抗旱性,提升花粉活力,促进种子萌芽
在实际种植中,只需要根据自己想要达到的效果,选择对应氨基酸含量丰富的产品就能起到事半功倍的效果。
生产工艺不同,氨基酸效果天差地别
不同的生产方法对氨基酸活性、效果的影响很大,目前氨基酸的生产方法主要包括化学合成法、酶解法、微生物发酵法、水解法,农业中最常用的是水解法和酶解法,两种工艺的成品差异显著:
酸/碱水解法
这种工艺生产成本低、流程简单,一般用盐酸、硫酸或者烧碱进行水解处理,再经过中和、浓缩得到成品。但缺点非常明显:水解过程中左旋氨基酸容易被破坏,成品中氯离子或者钠离子含量很高;酸解时色氨酸、丝氨酸、苏氨酸容易被分解,碱解时精氨酸会脱氨损失,这些对植物有用的活性氨基酸被大量破坏;同时核苷酸、多肽等自带生物活性的物质也多数被破坏,整体效果大打折扣,目前市面上不少低价氨基酸产品都采用这种工艺生产。
酶解法
这种工艺相对温和,水解后氨基酸种类保留全面,对植物有用的左旋氨基酸能得到很好的保护,成品寡肽含量高,有害物质少,是目前农业应用最适合的工艺。
一些先进的生产技术还可以根据需求对分子量进行定向剪切,得到目标分子量区间的产物——比如寡肽的分子量控制在1000道尔顿以下,更利于作物吸收利用,当然这种工艺对技术门槛要求也比较高,成品质量也更稳定。
植物源vs动物源氨基酸,到底哪个好?
蛋白分为植物性蛋白和动物性蛋白,分解后得到的氨基酸也分为植物源氨基酸和动物源氨基酸,一直以来关于二者好坏的争论从未停止,其实这个问题根本没有标准答案。
就好比问人吃肉好还是吃大豆好,不同食物的氨基酸组成比例不同,单一来源不可能覆盖所有人体需要的氨基酸,只有均衡搭配才能健康,对植物来说也是一样的道理:不管是植物源还是动物源,没有绝对的好坏之分,不同来源的氨基酸组成比例不同,对植物的作用也各有侧重。
植物自身可以合成所需的各种氨基酸,但遇到不良气候、病虫害、药害等各种逆境胁迫时,自身的氨基酸合成会受到抑制,这就需要我们通过叶面喷湿、根部冲施等方式外源补充,帮助植物调节生理平衡,维持最佳生长状态,这也是氨基酸类生物刺激素的核心作用。
目前常见的植物源氨基酸来源有大豆、小麦、燕麦、玉米等,动物源氨基酸来源包括动物毛发(羽毛、猪鬃等)、蚕蛹、动物血液、内脏、皮骨、低值鱼等;哪怕同是植物源或者同是动物源,不同原料的氨基酸组成也差异明显:比如水解动物毛发中胱氨酸、丝氨酸含量较高,水解动物皮骨中甘氨酸、脯氨酸含量较高,动物血液里亮氨酸、苯丙氨酸含量较高,玉米、小麦中谷氨酸含量较高。
不同组成对应不同的生产效果:如果需要提高作物抗逆性,选择脯氨酸、甘氨酸含量较高的动物皮骨来源氨基酸效果最好;如果要增加植物木质化、控梢、促进花青素合成,苯丙氨酸含量较高的动物血液来源氨基酸更合适;如果是提苗绿叶、促进生长,谷氨酸含量较高的小麦、玉米等植物源氨基酸效果更突出。所以说,没有好坏之分,用对了地方就能发挥最大价值。
我们只有充分发掘并了解氨基酸对植物生长的独特作用,才能根据这些特性有针对性开发和应用好氨基酸产品,为现代农业增产提质提供更大助力。
在实际应用中,如果把氨基酸和中向1号复合菌搭配使用,更是能实现1+1>2的效果:氨基酸可为有益菌提供养分,帮助有益菌快速在土壤中定殖繁殖,而复合菌也能进一步活化土壤养分,抑制有害病原菌活动,二者搭配不仅能放大氨基酸促长调生长的效果,还能进一步增加作物抗病性,减少土传病害发生,让作物长得更壮、产量更高、品质更好。