5-氨基乙酰丙酸 (ALA) 调控原理及其在农林生产中的应用
2023-11-14 来自: MDPI情形与地球科学公众号 浏览次数:808
5-氨基乙酰丙酸 (Aminolevuinic Acid, ALA) 是一种保存于所有生物体中的化合物。它加入光相助用、呼吸作用和许多其他心理历程。ALA 不但可以增进植物生长 ，还可以提高植物对生物和非生物胁迫的对抗力 ，提高作物产量并改善产品质量。除了作为一种常见的生化代谢产品 ，ALA 还可以用于人体医学、动物营养和植物生产。2003年 ，ALA 已成为现代农林业实践中的热门话题 ，现在每年有数十篇研究效果果真揭晓�；诖� ，南京农业大学汪良驹教授及其团队在 Forests 期刊揭晓了文章 ，综述了5-氨基乙酰丙酸 (ALA) 的自然保存、理化性子和生物合成 ，先容了其在莳植业中的诸多应用及其可能机理。
当浓度高于838 mg/L (约5 mmol/ L) 时 ，ALA 可作为生物杀虫剂、杀菌剂和除草剂。当 ALA 浓度为100~300 mg/L时 ，可用于疏除春季果园过�；ǘ� ，增进幼果发育 ，增进成熟前果实着色。当浓度低于100 mg/L (特殊是不高于10 mg/L) ，ALA 可以作为一种新的植物生长调理剂来增进种子萌发 ，增进植株 (包括根和茎) 生长 ，增强胁迫耐受性 ，提高作物产量 ，提高产品质量。在抗逆性中 ，ALA 可以提高植物对抗高温、低温、强光、弱光、干旱、水涝、盐碱、贫瘠、重金属污染、矿物油污染、交通尾气污染、CO2 升高、化学农药中毒等非生物胁迫能力 ，还能提高植物对抗病原真菌侵染、根结线虫危害等生物逆境胁迫。在光相助用中 ，ALA 加入了整个历程的调控。在胁迫耐受性中 ，ALA 通过 NO/H2O2 信号网络诱导植物的预防和�；は低�。在次生代谢中 ，ALA 调理多种编码转录因子或功效卵白的基因表达 ，以增进花青素和黄酮醇的生物合成。别的 ，作者还先容了 ALA 在改善植物光相助用、耐盐性、耐旱性和苹果着色方面可能的调理机制。这些内容对该领域的进一步研究以及 ALA 在现代农林业中的应用具有参考意义。
图1. 为ALA 生物合成和代谢途径 ，左侧为 C4 途径 ，爆发在线粒体中 ，右为 C5 途径 ，爆发在质体中。
图2. 为 ALA 诱导草莓根系阻挡 Na+/Cl- 向上运输避免叶片盐损伤的信号通路模子。
图3. ALA 诱导苹果花青苷和黄酮醇积累的转录调控网络模子。
ALA 在农业生物学中的潜在应用当初由美国学者提出 ，日本学者将其推广至植物生产。现在是中国的许多研究团队正在深入开展相关研究 ，已经揭晓了数百篇研究文章。由此 ，人们关于 ALA 的心理调理活性有了更多相识 ，关于其在差别剂量下在农林业中的应用有了更辽阔远景�？梢运� ，ALA 对所有生命都是至关主要的。它环保 ，可以应用于从螺旋藻和海带到草本植物和高峻树木的险些所有植物。
近二十年来 ，作者的研究团队测试了近100种作物/植物。它可以喷洒在叶子或果实外貌 ，也可以浇灌到根部 ，或通过水肥一体系统举行滴灌、喷灌。它可用于处置惩罚种子、幼苗、发育中的植物或收获前产品。它可以与常见的酸性或中性剂混淆使用 ，不增添用工本钱 ，深受用户接待。然而 ，ALA 的使用量并不需要太大。过多了 ，反而会杀死生命 (如杂草、昆虫、病原微生物) ，而适当的剂量则可改善生命状态 ，提高生命活力。在植物生产中 ，ALA 可以增进初级代谢和次级代谢 ，增进根系和地上部生长 ，增进生长和生殖生长 ，增进增产与改善品质 ，在逆境中既能维持生长 ，又能提高存活。ALA 增进营养元素吸收 ，同时限制有毒或有害离子摄入以及运输到敏感器官。经由 ALA 处置惩罚的植物生长得更为结实 ，从而有利于镌汰化肥和农药的使用。最近研究证实 ，ALA 能增进逆境中植物叶片气孔开放 ，有利于大气 CO2 进入叶肉细胞 ，包管光相助用顺遂举行 ，有利于大面积植物的生物降碳。这些都是以前从未想象过的。现在 ，ALA 可以通过微生物发酵的方法生产 ，其本钱已经降低到农林生产需求。然而 ，高浓度 ALA 作为除草剂或杀虫剂的使用尚不可熟。相反 ，低浓度 ALA 作为植物生长调理剂在农林业生产中的应用已成为现实的可能。
图4. ALA 在农林生产中增进植物生长 ，提高产量 ，改善品质 ，提高抗逆性 ，降低大气 CO2 ，镌汰农药、化肥使用以及提高食物清静性的多种应用偏向
