三種氨基酸對菜心產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

于俊紅， 彭智平， 黃繼川， 楊少海， 徐培智

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所， 農(nóng)業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省養(yǎng)分資源循環(huán)利用與耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510640)

氨基酸是一種小分子有機(jī)氮化合物，越來越多的實(shí)驗(yàn)證明農(nóng)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(jìn)作物物質(zhì)積累。甘氨酸、 異亮氨酸、 脯氨酸單獨(dú)或者三者混合使用可降低不結(jié)球白菜和生菜的硝酸鹽含量，提高可溶糖和蛋白質(zhì)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(jìn)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(fā)育，合適的濃度處理能促進(jìn)黃瓜種子萌發(fā)、 幼苗生長及離體子葉成花[13]。氨基酸影響植物物質(zhì)的積累、 轉(zhuǎn)化以及植物的生長發(fā)育，不同種類的氨基酸有不同的生理效應(yīng)。

目前，蔬菜中硝酸鹽和草酸含量對人體健康的影響受到關(guān)注，氮素的形態(tài)和用量影響蔬菜的硝酸鹽和草酸含量。研究表明，施用銨態(tài)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(tài)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(tài)氮水平的提高呈先下降后上升的趨勢[15]； 配施銨態(tài)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(guān)氨基酸對菜心體內(nèi)草酸含量的影響少見報(bào)道。本文通過盆栽試驗(yàn)，研究甘氨酸、 組氨酸和甲硫氨酸對菜心產(chǎn)量和品質(zhì)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(yīng)，為氨基酸在蔬菜安全生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所網(wǎng)室進(jìn)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(fā)育的水稻土，質(zhì)地砂壤，土壤有機(jī)質(zhì)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(xiàng)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(chǎn)量。

菜心待花時(shí)收獲地上部，洗凈晾干，切碎混勻，用于品質(zhì)指標(biāo)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(zhì)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(jī)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(hù)柱； 淋洗液為12 mmol/L NaOH； 流速1.0 mL/min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel軟件處理，SAS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)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(chǎn)量的影響

2.3 不同濃度氨基酸對菜心品質(zhì)的影響

圖1 不同濃度氨基酸對菜心產(chǎn)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(zhì)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(guān)分析表明，硝酸鹽和草酸的含量呈顯著負(fù)相關(guān)(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(gè)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(tài)氮進(jìn)入水稻體內(nèi)，能促進(jìn)氨基酸轉(zhuǎn)氨酶和脫氫酶活性，通過轉(zhuǎn)氨基作用形成其他氨基酸[5]，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，與本研究結(jié)果一致。氨基酸種類對植物體內(nèi)對應(yīng)氨基酸轉(zhuǎn)氨酶有不同影響[5,21]，甲硫氨酸處理促進(jìn)蛋白質(zhì)合成效果更顯著可能是對相關(guān)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(tài)氮水培蔬菜，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)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(jié)球白菜和生菜的蛋白質(zhì)含量均會(huì)升高，且三者不同比例混合使用對蛋白質(zhì)含量影響不同，也說明氨基酸種類對蛋白質(zhì)合成有影響。

草酸在植物細(xì)胞液泡中普遍存在，是膨壓和滲透調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)[22]。銨態(tài)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(bào)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(xì)胞膨壓和滲透平衡，導(dǎo)致草酸累積量下降。硝酸鹽和草酸的含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與植物保持細(xì)胞內(nèi)的電荷平衡有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)濱藜葉片中陰離子(如硝酸根離子)過低引起陽離子過高時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)草酸的合成[22]。

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