三種氨基酸對菜心產量和品質的影響

于俊紅， 彭智平， 黃繼川， 楊少海， 徐培智

(廣東省農業科學院農業資源與環境研究所， 農業部南方植物營養與肥料重點實驗室，廣東省養分資源循環利用與耕地保育重點實驗室， 廣州 510640)

氨基酸是一種小分子有機氮化合物，越來越多的實驗證明農作物能夠吸收利用氨基酸[1-5]，其吸收量隨著使用量的增加而增加[6]。有研究表明，甘氨酸[4-5]、 亮氨酸[4]、 谷氨酸[5]、 色氨酸[7]、 丙氨酸[1]、 谷氨酰胺[1]和組氨酸[1]等的吸收能促進作物物質積累。甘氨酸、 異亮氨酸、 脯氨酸單獨或者三者混合使用可降低不結球白菜和生菜的硝酸鹽含量，提高可溶糖和蛋白質含量[8]。谷氨酸、 谷氨酰胺或者兩者混合能顯著降低小白菜的硝酸鹽含量[9]，甘氨酸和丙氨酸能降低菜心的硝酸鹽含量[10]。色氨酸能促進植株對氮、 磷、 鉀的吸收[7]。甘氨酸、 谷氨酸和賴氨酸能提高高溫脅迫下水稻的抗性[11]。甲硫氨酸是乙烯生物合成的前體[12]，參與植物的生長發育，合適的濃度處理能促進黃瓜種子萌發、 幼苗生長及離體子葉成花[13]。氨基酸影響植物物質的積累、 轉化以及植物的生長發育，不同種類的氨基酸有不同的生理效應。

目前，蔬菜中硝酸鹽和草酸含量對人體健康的影響受到關注，氮素的形態和用量影響蔬菜的硝酸鹽和草酸含量。研究表明，施用銨態氮能降低蔬菜的硝酸鹽含量，且隨供銨比例的升高硝酸鹽含量顯著下降[14]； 氨基酸部分替代硝態氮也能顯著降低蔬菜的硝酸鹽含量[8]。菠菜葉片的草酸含量隨著硝態氮水平的提高呈先下降后上升的趨勢[15]； 配施銨態氮后菠菜的草酸積累量減少，且隨著銨硝比值的上升顯著下降[14,16]。但有關氨基酸對菜心體內草酸含量的影響少見報道。本文通過盆栽試驗，研究甘氨酸、 組氨酸和甲硫氨酸對菜心產量和品質的影響，旨在闡明氨基酸對菜心生長的影響及其對硝酸鹽和草酸累積的效應，為氨基酸在蔬菜安全生產上的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2009年在廣東省農業科學院農業資源與環境研究所網室進行。供試菜心品種為“油青45天”菜心。供試土壤為河流沖積物發育的水稻土，質地砂壤，土壤有機質含量10.3 g/kg、 堿解氮66.6 mg/kg、 有效磷102.3 mg/kg、 速效鉀78.3 mg/kg、 pH 5.4。

1.2 測定項目和方法

每次噴施后5 d測定株高，倒4葉葉長、 葉寬。收獲期測定地上部鮮重即為產量。

菜心待花時收獲地上部，洗凈晾干，切碎混勻，用于品質指標的測定。Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法[17]； 可溶糖采用蒽酮比色法[18]； 蛋白質含量采用考馬斯亮蘭G-250法測定[18]。草酸和硝酸鹽采用離子色譜法測定[19]: 取5 g混勻樣品，研磨定容至50 mL，10000 r/min離心10 min，取上清液5 mL，稀釋至25 mL的容量瓶，過0.45 μm濾膜后上機測定。色譜儀為美國戴安DX-120型離子色譜儀，IonPacAS11陰離子柱，IonPacAG11保護柱； 淋洗液為12 mmol/L NaOH； 流速1.0 mL/min。

1.3 數據處理

試驗數據用Excel軟件處理，SAS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度氨基酸對菜心生長的影響

表1 不同濃度氨基酸對菜心生長的影響(cm)

2.2 不同濃度氨基酸對菜心產量的影響

2.3 不同濃度氨基酸對菜心品質的影響

圖1 不同濃度氨基酸對菜心產量的影響 Fig.1 Effect of different amino acid concentrations on yield of Chinese cabbage

表2 不同濃度氨基酸對菜心品質的影響

2.4 不同濃度氨基酸對菜心硝酸鹽含量的影響

圖2 不同濃度氨基酸對菜心硝酸鹽含量的影響 Fig.2 Effect of different amino acid concentrations on nitrate content of Chinese cabbage

2.5 不同濃度氨基酸對菜心草酸含量的影響

圖3顯示，三種氨基酸不同濃度處理菜心的草酸含量均下降，整體趨勢與硝酸鹽相反，隨氨基酸濃度的提高先上升后下降； 相關分析表明，硝酸鹽和草酸的含量呈顯著負相關(r=-0.3096)。50、 100、 200、 400、 800 mg/kg低到高濃度組氨酸(His)處理的菜心草酸含量分別比對照下降了26.1%、 12.7%、 32.7%、 29.8%和33.8%。100 mg/kg濃度甘氨酸(Gly)處理菜心草酸含量比對照高1.55 μg/g, FW，其他處理低于對照， 800 mg/kg處理比對照下降64.9%。甲硫氨酸(Met)從低到高5個濃度處理菜心草酸含量分別比對照下降58.1%、 56.5%、 62.3%、 54.5%和68.3%。

3 討論

圖3 不同濃度氨基酸對菜心草酸含量的影響 Fig.3 Effect of different amino acid concentrations on oxalate content of Chinese cabbage

氨基酸態氮進入水稻體內，能促進氨基酸轉氨酶和脫氫酶活性，通過轉氨基作用形成其他氨基酸[5]，促進蛋白質合成，與本研究結果一致。氨基酸種類對植物體內對應氨基酸轉氨酶有不同影響[5,21]，甲硫氨酸處理促進蛋白質合成效果更顯著可能是對相關酶影響較大所致。陳貴林[8]采用甘氨酸、 異亮氨酸和脯氨酸替代20%硝態氮水培蔬菜，發現單獨用甘氨酸，或者甘氨酸、 脯氨酸、 精氨酸以不同比例混合使用，不結球白菜和生菜的蛋白質含量均會升高，且三者不同比例混合使用對蛋白質含量影響不同，也說明氨基酸種類對蛋白質合成有影響。

草酸在植物細胞液泡中普遍存在，是膨壓和滲透調節的重要物質[22]。銨態氮能降低菠菜[14,16]、 獼猴桃[23]和蕎麥[24]的草酸含量，氨基酸施用降低植物草酸含量的研究少見報道。氨基酸處理可能引起液泡中游離氨基酸含量上升，為維持細胞膨壓和滲透平衡，導致草酸累積量下降。硝酸鹽和草酸的含量呈顯著負相關，與植物保持細胞內的電荷平衡有關。研究發現濱藜葉片中陰離子(如硝酸根離子)過低引起陽離子過高時，會誘導草酸的合成[22]。

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