植物营养剂对水稻生物学特性及氨基酸含量的影响

罗永兰++唐建洲++张志元++刘攀++龚亮

摘要：采用水培法，利用不同含量的植物营养剂溶液培养水稻（Oryza sativa L.），考察水稻根系吸收植物营养剂中氨基酸分子的效果。结果表明，与清水对照相比，利用4%植物营养剂溶液处理的水稻，其15种氨基酸含量和8种必需氨基酸（包含1种半必需氨基酸和7种必需氨基酸）含量均明显提高，分别提高了62.77%和58.22%，并能明显改善水稻株高、绿叶数、穗长、穗粒数等农艺性状。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）；植物营养剂；氨基酸

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：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.）是世界主要粮食作物之一。因此，提高水稻产量和稻米的营养价值就受到了各国政府的关注。

以前人们受李比希（J.U.Liebig）的矿质营养学说的影响，一直认为植物只能吸收无机态氮而不能吸收有机态氮。然而随着研究的深入和试验手段的改进，越来越多的证据表明植物能吸收有机态氮[1-3]。包括氨基酸、酰胺、含氮碱、酶和蛋白质[4]。因此，近些年有许多研究者一直从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叶面喷施[5-11]，很少有人涉及氨基酸肥料的根部使用。Falkengren-Grerup等[12]用生长于酸性土壤中的10种草本植物研究了在溶液培養条件下植物根部对有机氮的吸收，发现根对氨基酸混合物（丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸）的吸收率为1.6～6.3 μmol/（g/h）。但鲜见研究水稻等禾本科植物根系吸收氨基酸的规律。在前期研究[13，14]的基础上，本试验采用长沙学院自行研制的植物营养剂作为氨基酸肥料，15种氨基酸的总量为150 mg/100 mL，将其配制成不同浓度进行水稻的水培试验。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料有水稻品种湘晚籼12号、植物营养剂（发酵48 h，长沙学院研制）、广口瓶（1 000 mL）等。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设置6个处理，分别为0%植物营养剂（CK，1 000 mL去离子水）、1%植物营养剂（10 mL植物营养剂纯液+990 mL去离子水，即氨基酸浓度为15 mg/L）、2%植物营养剂（20 mL植物营养剂纯液+980 mL去离子水，即氨基酸浓度为30 mg/L）、3%植物营养剂（30 mL植物营养剂纯液+970 mL去离子水，即氨基酸浓度为45 mg/L）、4%植物营养剂（40 mL植物营养剂纯液+960 mL去离子水，即氨基酸浓度为60 mg/L）、5%植物营养剂（50 mL植物营养剂纯液+950 mL去离子水，即氨基酸浓度为75 mg/L）。各营养液配制后盛装于洗净的广口瓶中。每个处理重复3次，每次重复1 000 mL植物营养剂稀释液。

1.2.2 定植培养与观察 将水稻幼苗（5～6叶龄）根上的泥土洗净，每个广口瓶溶液中定植10棵长势较好高度几乎一致的水稻幼苗，记录幼苗的平均高度（24.7 cm）。培养2个月，每天观察广口瓶中溶液是否完全浸没水稻根系，若没有完全浸没，则补加去离子水至1 000 mL。

1.2.3 记录水稻生长特性 定期记录水稻生长特性参数（株高、根系、抽穗现象等）。

1.2.4 分析测定 培养结束时，剪下瓶口以上的部分，用自来水清洗两次，再用去离子水漂洗一次，然后在105 ℃的烘箱中烘至恒重，粉碎，60目筛过筛，送至中南大学现代分析测试中心用HPLC-RF测定样品氨基酸含量。

2 结果与分析

2.1 水稻生长特性

不同处理水稻植株生长指标见表1。由表1可知，在整个培养期内，各处理水稻幼苗增高幅度不同，但各试验组均比对照组的增幅大。由于培养液中缺乏N、P、K等大量元素，尽管抽了穗，但不能正常灌浆，所以没有穗粒和产量。从已调查的指标来看，以4%植物营养剂培养的水稻穗长最长，比清水对照增长65%；绿叶数也最多，比清水对照增加140%；谷粒数较多，比清水对照增加238%。

2.2 15种氨基酸含量

不同处理的水稻植株15种氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸）含量分析结果见表2。由表2可知，植物营养剂（不同浓度的氨基酸培养液）不同含量处理之间植株氨基酸含量有显著差异，以4%植物营养剂处理的植株氨基酸含量最高，达4.022 mg/100 mg，显著高于对照及1%～3%植物营养剂的处理。以上结果表明，在氨基酸浓度为15～60 mg/L时，湘晚籼12号植株根系对氨基酸的吸收随培养液中氨基酸浓度的增加而增加，因此植株氨基酸含量呈增加趋势，当培养液中氨基酸浓度达到75 mg/L时，水稻植株氨基酸含量不再增加。

2.3 8种必需氨基酸含量

不同处理水稻植株8种必需氨基酸含量分析结果见表3。由表3知，4%植物营养剂培养的水稻8种必需氨基酸（包括半必需氨基酸组氨酸和苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7种必需氨基酸）总含量最高，为1.560 mg/100 mg，比清水处理提高了58.22%。水稻植株对必需氨基酸的吸收与对总氨基酸的吸收规律一致。

3 讨论

在整个培养期内，由于培养液中钾肥含量极微，在培养中期时，水稻叶片上出现了赤色斑点，会影响光合作用，进而影响了水稻的生长。4%植物营养剂处理的水稻，其绿叶数最多，光合作用能力最强，能显著提高水稻的抗逆性，并能明显改善水稻生长的各种生物学特性；且在此处理下，水稻植株的15种氨基酸含量和8种必需氨基酸含量均最高，进而证明了水稻根系能吸收氨基酸分子，且找到了水稻适应的植物营养剂的最适含量，即水稻根系对外源的最适浓度为60 mg/L。这可以为以后的生产实践提供理论依据和一些新思路。

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