植物營養劑對水稻生物學特性及氨基酸含量的影響

摘要：采用水培法，利用不同含量的植物營養劑溶液培養水稻（Oryza sativa L.），考察水稻根系吸收植物營養劑中氨基酸分子的效果。結果表明，與清水對照相比，利用4%植物營養劑溶液處理的水稻，其15種氨基酸含量和8種必需氨基酸（包含1種半必需氨基酸和7種必需氨基酸）含量均明顯提高，分別提高了62.77%和58.22%，并能明顯改善水稻株高、綠葉數、穗長、穗粒數等農藝性狀。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；植物營養劑；氨基酸

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）21-5466-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.21.008

Effects of Plant Nutrient Regulator on Biological Characteristics

and Amino Acid Content of Rice

LUO Yong-lan， TANG Jian-zhou， ZHANG Zhi-yuan， LIU Pan， GONG Liang

（Department of Biology and Environmental Engineering， Changsha University， Changsha 410022， China）

Abstract： Different concentrations of plant nutrient regulator were used to culture rice plants with water culture methods，and the absorptive effects of the amino acids by rice roots were analyzed. The results showed that，compared with control，the contents of 15 kinds of amino acid and 8 kinds of essential amino acid （including a semi-essential amino acid and 7 kinds of essential amino acid） of rice plants that treated with 4% of the plant nutrient regulator were significantly increased，and increased by 62.77% and 58.22% respectively. In the meantime，the rice height，green leaf number，ear length and number of grain per ear were also much improved.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； plant nutrient regulator； amino acid水稻（Oryza sativa L.）是世界主要糧食作物之一。因此，提高水稻產量和稻米的營養價值就受到了各國政府的關注。

以前人們受李比希（J.U.Liebig）的礦質營養學說的影響，一直認為植物只能吸收無機態氮而不能吸收有機態氮。然而隨著研究的深入和試驗手段的改進，越來越多的證據表明植物能吸收有機態氮[1-3]。包括氨基酸、酰胺、含氮堿、酶和蛋白質[4]。因此，近些年有許多研究者一直從事氨基酸肥料的研究工作。然而大量的研究者一直研究氨基酸肥料的葉面噴施[5-11]，很少有人涉及氨基酸肥料的根部使用。Falkengren-Grerup等[12]用生長于酸性土壤中的10種草本植物研究了在溶液培養條件下植物根部對有機氮的吸收，發現根對氨基酸混合物（丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸）的吸收率為1.6～6.3 μmol/（g/h）。但鮮見研究水稻等禾本科植物根系吸收氨基酸的規律。在前期研究[13，14]的基礎上，本試驗采用長沙學院自行研制的植物營養劑作為氨基酸肥料，15種氨基酸的總量為150 mg/100 mL，將其配制成不同濃度進行水稻的水培試驗。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料有水稻品種湘晚秈12號、植物營養劑（發酵48 h，長沙學院研制）、廣口瓶（1 000 mL）等。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗設置6個處理，分別為0%植物營養劑（CK，1 000 mL去離子水）、1%植物營養劑（10 mL植物營養劑純液+990 mL去離子水，即氨基酸濃度為15 mg/L）、2%植物營養劑（20 mL植物營養劑純液+980 mL去離子水，即氨基酸濃度為30 mg/L）、3%植物營養劑（30 mL植物營養劑純液+970 mL去離子水，即氨基酸濃度為45 mg/L）、4%植物營養劑（40 mL植物營養劑純液+960 mL去離子水，即氨基酸濃度為60 mg/L）、5%植物營養劑（50 mL植物營養劑純液+950 mL去離子水，即氨基酸濃度為75 mg/L）。各營養液配制后盛裝于洗凈的廣口瓶中。每個處理重復3次，每次重復1 000 mL植物營養劑稀釋液。

1.2.2 定植培養與觀察 將水稻幼苗（5～6葉齡）根上的泥土洗凈，每個廣口瓶溶液中定植10棵長勢較好高度幾乎一致的水稻幼苗，記錄幼苗的平均高度（24.7 cm）。培養2個月，每天觀察廣口瓶中溶液是否完全浸沒水稻根系，若沒有完全浸沒，則補加去離子水至1 000 mL。

1.2.3 記錄水稻生長特性 定期記錄水稻生長特性參數（株高、根系、抽穗現象等）。

1.2.4 分析測定 培養結束時，剪下瓶口以上的部分，用自來水清洗兩次，再用去離子水漂洗一次，然后在105 ℃的烘箱中烘至恒重，粉碎，60目篩過篩，送至中南大學現代分析測試中心用HPLC-RF測定樣品氨基酸含量。

2 結果與分析

2.1 水稻生長特性

不同處理水稻植株生長指標見表1。由表1可知，在整個培養期內，各處理水稻幼苗增高幅度不同，但各試驗組均比對照組的增幅大。由于培養液中缺乏N、P、K等大量元素，盡管抽了穗，但不能正常灌漿，所以沒有穗粒和產量。從已調查的指標來看，以4%植物營養劑培養的水稻穗長最長，比清水對照增長65%；綠葉數也最多，比清水對照增加140%；谷粒數較多，比清水對照增加238%。

2.2 15種氨基酸含量

不同處理的水稻植株15種氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸）含量分析結果見表2。由表2可知，植物營養劑（不同濃度的氨基酸培養液）不同含量處理之間植株氨基酸含量有顯著差異，以4%植物營養劑處理的植株氨基酸含量最高，達4.022 mg/100 mg，顯著高于對照及1%～3%植物營養劑的處理。以上結果表明，在氨基酸濃度為15～60 mg/L時，湘晚秈12號植株根系對氨基酸的吸收隨培養液中氨基酸濃度的增加而增加，因此植株氨基酸含量呈增加趨勢，當培養液中氨基酸濃度達到75 mg/L時，水稻植株氨基酸含量不再增加。

2.3 8種必需氨基酸含量

不同處理水稻植株8種必需氨基酸含量分析結果見表3。由表3知，4%植物營養劑培養的水稻8種必需氨基酸（包括半必需氨基酸組氨酸和蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7種必需氨基酸）總含量最高，為1.560 mg/100 mg，比清水處理提高了58.22%。水稻植株對必需氨基酸的吸收與對總氨基酸的吸收規律一致。

3 討論

在整個培養期內，由于培養液中鉀肥含量極微，在培養中期時，水稻葉片上出現了赤色斑點，會影響光合作用，進而影響了水稻的生長。4%植物營養劑處理的水稻，其綠葉數最多，光合作用能力最強，能顯著提高水稻的抗逆性，并能明顯改善水稻生長的各種生物學特性；且在此處理下，水稻植株的15種氨基酸含量和8種必需氨基酸含量均最高，進而證明了水稻根系能吸收氨基酸分子，且找到了水稻適應的植物營養劑的最適含量，即水稻根系對外源的最適濃度為60 mg/L。這可以為以后的生產實踐提供理論依據和一些新思路。

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