V modernej poľnohospodárskej výrobe sa aminokyseliny široko používajú vo všetkých fázach pestovania plodín ako účinné a ekologické regulátory rastu rastlín a doplnky výživy. Glutamát, lyzín a prolín sú tri reprezentatívne poľnohospodárske aminokyseliny, ktoré hrajú dôležitú úlohu pri podpore rastu plodín, zvyšovaní odolnosti voči stresu a zlepšovaní kvality. V dôsledku rozdielov v molekulárnej štruktúre a fyziologickej funkcii sa však ich špecifické aplikačné scenáre a spôsoby použitia výrazne líšia.
Spoločné funkcie poľnohospodárskeho glutamátu, lyzínu a prolínu
Hoci sa fyziologické funkcie týchto troch aminokyselín líšia, zdieľajú tieto spoločné funkcie v poľnohospodárskych aplikáciách:
1. Doplnenie výživy rastlín a podpora rastu a rozvoja
Glutamát, lyzín a prolín sú dôležité suroviny pre syntézu bielkovín v rastlinách. Môžu byť priamo absorbované a využívané plodinami postrekom na listy alebo aplikáciou koreňov, pričom sa podieľajú na stavbe bunkovej štruktúry a syntéze enzýmov, čím podporujú rast rastlín a zvyšujú biomasu. Napríklad pri aplikácii v štádiu sadeníc môžu všetky tri urýchliť vývoj koreňov a expanziu listov, čím sa položí základ pre ďalší rast.
2. Zvýšte odolnosť proti stresu z plodín
Všetky tri typy aminokyselín môžu zvýšiť adaptabilitu plodín na nepriaznivé podmienky, ako je sucho, slanosť a nízka teplota, reguláciou osmotickej rovnováhy a aktiváciou antioxidačných systémov. Keď sa plodiny stretnú s abiotickým stresom, obsah voľných aminokyselín v rastline sa výrazne zvýši a exogénna suplementácia môže ďalej zvýšiť schopnosť zadržiavať vodu- a membránovú stabilitu buniek, čím sa znižuje poškodenie buniek spôsobené stresom.
3. Zlepšenie kvality plodín a zvýšenie výnosu
Všetky tri môžu zlepšiť výnos a kvalitu plodín účasťou na metabolizme dusíka a podporou akumulácie produktov fotosyntézy. Napríklad aplikácia v štádiu zväčšovania ovocia môže zvýšiť obsah rozpustných cukrov a vitamínov v ovocí, zlepšiť chuť a nutričnú hodnotu; zároveň podporuje presun živín do zozbieraných orgánov, čím sa zvyšuje hmotnosť tisíc-zŕn alebo hmotnosť jedného ovocia.
4. Zlepšenie využitia hnojív
Ako organické zdroje dusíka je možné použiť glutamát, lyzín a prolín v kombinácii s anorganickými hnojivami. Aktiváciou pôdnych mikroorganizmov a podporou koreňovej absorpcie dusíka, fosforu, draslíka a ďalších prvkov znižujú straty hnojív, zlepšujú využitie hnojív a znižujú riziko znečistenia životného prostredia.
Rozdiely vo funkciách poľnohospodárskeho glutamátu, lyzínu a prolínu
1. Hlavná funkcia glutamátu
Glutamát je kľúčovým medziproduktom metabolizmu dusíka v rastlinách a jeho funkcia sa zameriava skôr na „reguláciu metabolizmu“ a „transformáciu živín“:
(1) Účasť na metabolizme dusíka a syntéze aminokyselín
Glutamát je prekurzorom syntézy rôznych aminokyselín (ako je glutamín, prolín a arginín) v rastlinách. Prostredníctvom transaminácie poskytuje aminoskupiny pre iné aminokyseliny a je hlavným centrom pre asimiláciu a distribúciu dusíka. Preto aplikácia glutamátu počas rastových štádií, keď majú plodiny vysoké požiadavky na dusík (ako je vegetatívne štádium rastu), môže výrazne podporiť absorpciu a využitie dusíka.
(2) Podpora syntézy chlorofylu a fotosyntézy
Glutamát je súčasťou porfyrínového kruhu v chlorofyle. Exogénna suplementácia môže urýchliť syntézu chlorofylu a zvýšiť rýchlosť fotosyntézy listov. Keď listy plodiny zožltnú alebo sa zníži účinnosť fotosyntézy (napríklad počas dlhých zamračených dní alebo predčasného starnutia), postrek glutamanom môže rýchlo zmierniť príznaky a obnoviť funkciu listov.
(3) Regulácia otvárania a zatvárania prieduchov a vodnej rovnováhy
Glutamát môže regulovať otváranie a zatváranie prieduchov ovplyvnením osmotického tlaku ochranných buniek, znížením transpirácie vody v podmienkach sucha a zároveň zabezpečením prísunu CO₂, čím sa vyrovnáva vzťah medzi zadržiavaním vody a fotosyntézou. Tento efekt je obzvlášť dôležitý pri pestovaní plodín v suchých oblastiach.
2. Hlavná úloha lyzínu
Lyzín je esenciálna aminokyselina v rastlinách (nevyhnutná pre ľudí, ale syntetizovaná rastlinami). Jeho úloha sa zameriava viac na „reguláciu fyziologickej aktivity“ a „zlepšenie kvality“:
(1) Aktivácia obranného systému rastlín a zvýšenie odolnosti voči chorobám
Lyzín sa môže v rastlinách premeniť na látky s antibakteriálnou aktivitou (ako je kadaverín, produkt lyzíndekarboxylázy), inhibujúc rast a reprodukciu patogénov; súčasne môže prinútiť plodiny, aby produkovali proteíny súvisiace s patogenézou -(PR proteíny), čím sa zvyšuje odolnosť voči hubovým a bakteriálnym ochoreniam. Preto aplikácia lyzínu počas období vysokého výskytu chorôb (ako sú stredné a neskoré štádiá rastu plodín) môže znížiť výskyt chorôb.
(2) Podpora reprodukčného rastu a zlepšenie kvality ovocia
Lyzín má špeciálny regulačný účinok na kvitnutie a sadenie plodov v plodinách, podporuje rozvoj peľu, zvyšuje rýchlosť opelenia a urýchľuje akumuláciu bielkovín a esenciálnych aminokyselín v ovocí. Aplikácia lyzínu počas fázy kvitnutia a vývoja plodov ovocných stromov a zeleniny môže výrazne zlepšiť rýchlosť sadenia ovocia, zvýšiť obsah esenciálnych aminokyselín, ako je lyzín v ovocí, a zvýšiť nutričnú hodnotu.
(3) Zmiernenie stresu z ťažkých kovov
Lyzín sa môže viazať s iónmi ťažkých kovov (ako je olovo a kadmium) v pôde prostredníctvom chelatácie, čím sa znižuje ich biologická dostupnosť a znižuje sa absorpcia ťažkých kovov plodinami; súčasne reguluje aktivitu detoxikačných enzýmov ťažkých kovov v rastline, čím zmierňuje toxicitu ťažkých kovov pre bunky. Vďaka tomuto efektu je cenný na sanáciu v pôdach kontaminovaných ťažkými kovmi-.
3. Hlavná úloha prolínu
Prolín je jedným z najdôležitejších osmotických regulátorov v rastlinách, pričom jeho úloha sa zameriava na „ochranu pred stresom“ a „opravu buniek“:
(1) Osmotická ochrana pri silnom strese
Pri extrémnych stresoch, ako je sucho a slanosť, je prolín najrozšírenejšou voľnou aminokyselinou v rastlinách. Jeho molekulárna štruktúra má silnú hydrofilnosť, ktorá môže znížiť osmotický potenciál zvýšením koncentrácie bunkovej šťavy, znížením straty vody a udržaním tlaku bunkového turgoru. Aplikácia prolínu pred stresom alebo počas neho má preto oveľa lepší účinok na odolnosť proti stresu- ako ostatné dva typy aminokyselín.
(2) Stabilizácia štruktúry biologických makromolekúl
Prolín sa môže viazať na biologické makromolekuly, ako sú proteíny a nukleové kyseliny, pričom zachováva stabilitu ich priestorovej štruktúry a zabraňuje denaturácii proteínov a strate enzýmovej aktivity v stresových podmienkach. Napríklad pri nízko-tepelnom strese môže prolín chrániť bunkové membrány a enzýmové systémy a udržiavať normálny metabolickýaktivity.
(3) Antioxidant a zachytávanie voľných radikálov
Prolín môže priamo zachytávať reaktívne formy kyslíka (ako sú hydroxylové radikály a peroxid vodíka) vznikajúce pri strese alebo znižovať oxidačné poškodenie zvýšením aktivity antioxidačných enzýmov, ako je superoxiddismutáza (SOD) a peroxidáza (POD). Tento účinok je obzvlášť výrazný, keď sú plodiny vystavené suchu a vysokému-teplotnému stresu.
Spôsoby použitia poľnohospodárskeho glutamátu, lyzínu a prolínu
1. Použiteľné plodiny a fázy rastu
(1) Glutamát
Použiteľné plodiny: Všetky druhy plodín (najmä listová zelenina a obilniny).
Optimálny čas: Štádium sadeníc (podporuje vegetatívny rast), štádium žltnutia listov (obnovuje fotosyntetickú funkciu), štádium maximálnej spotreby dusíka (ako je fáza spájania pšenice, fáza odnožovania ryže).
(2) Lyzín
Použiteľné plodiny: Ovocné stromy, zelenina, strukoviny (plodiny vyžadujúce zlepšenú kvalitu a odolnosť voči chorobám).
Optimálny čas: Obdobie kvitnutia (zlepšuje sadzbu ovocia), obdobie zväčšovania plodov (zlepšuje kvalitu), obdobie vysokého výskytu chorôb (zvyšuje odolnosť voči chorobám).
(3) Prolín
Použiteľné plodiny: plodiny odolné voči suchu- (ako je kukurica a bavlna), slané-plodiny v zásaditej pôde a plodiny na otvorenom poli-, ktoré sú náchylné na nepriaznivé podmienky.
Optimálny čas: 1-3 dni pred nepriaznivým stresom (napríklad pred suchom alebo vlnou chladu), počas stresu (zmierňuje poškodenie) a počas obdobia zotavenia po strese (podporuje nápravu).
2. Aplikačné metódy a koncentrácie
(1) Postrek na listy
Glutamát: Koncentrácia je zvyčajne 0,2%-0,5%, dávka je 50-100 gramov na hektár, zriedený v 30-50 kg vody, nastriekaný rovnomerne na obe strany listov, raz za 7-10 dní, 2-3 krát za sebou.
Lyzín: Koncentrácia 0,1%-0,3%, dávka 30-50 gramov na mu (667 metrov štvorcových), zriedený v 30 kg vody. Zamerajte sa na postrek kvetov a plodov, aplikujte 2-3 krát od kvitnutia po dozretie plodov.
Prolín: Koncentrácia 0,1%-0,2%, dávka 20-40 gramov na mu (667 metrov štvorcových), zriedený v 30 kg vody. Sprej pred alebo počas abiotického stresu. Pri silnej záťaži je možné interval skrátiť na 5 dní, aplikovať dvakrát po sebe.
(2) Koreňová aplikácia
Glutamát: Môže byť zmiešaný s organickými alebo chemickými hnojivami, dávka 100-200 gramov na mu (667 metrov štvorcových), aplikovaný so závlahovou vodou alebo aplikáciou do brázdy. Vhodné pre sadenice plodín alebo pri nedostatku pôdneho dusíka.
Lyzín: Často sa používa v kombinácii s kombinovanými hnojivami, dávka 50-100 gramov na mu (667 metrov štvorcových). Aplikujte počas zväčšovania plodov spolu so zavlažovaním, aby ste podporili transport živín do ovocia.
Prolín: Aplikujte na korene v koncentrácii 0,3 %-0,5 %, použite 50-100 gramov na mu (približne 0,067 hektárov). Vhodné na zlepšenie slano-alkalickej pôdy alebo na zavlažovanie koreňov pred sejbou plodín v suchých oblastiach, čím sa zvyšuje odolnosť koreňov.
(3) Ošetrenie osiva
Lyzín a prolín sa môžu použiť na namáčanie semien v koncentrácii 0,1 % - 0,2 %. Doba namáčania by mala byť upravená podľa druhu plodiny (napr. 6-8 hodín pre pšenicu, 8-12 hodín pre kukuricu). To môže zlepšiť rýchlosť klíčenia semien a odolnosť sadeníc. Glutamát má slabší účinok a len zriedka sa používa samostatne.
Prevencia
1. Kombinované použitie
Tieto tri aminokyseliny je možné zmiešať podľa potrieb plodín. Napríklad v štádiu sadeníc by mal byť glutamát hlavnou zložkou v kombinácii s prolínom na zvýšenie odolnosti; počas fázy plodenia by mal byť lyzín hlavnou zložkou v kombinácii s glutamátom na podporu konverzie živín. Kontrola koncentrácie je však potrebná, aby sa predišlo nadmernej celkovej koncentrácii aminokyselín, ktorá vedie k poškodeniu hnojív.
2. Vyhnite sa miešaniu s nekompatibilnými látkami
Nemiešajte priamo so silne alkalickými pesticídmi (ako je Bordeauxská zmes alebo vápenná síra) ani s hnojivami s vysokou -koncentráciou, pretože to môže poškodiť štruktúru aminokyselín. Odporúča sa používať samostatne alebo v kombinácii s neutrálnymi alebo slabo kyslými látkami.
3. Čas striekania
Folikulárny postrek by sa mal vykonávať za slnečných rán alebo večerov, vyhýbať sa obdobiam vysokej teploty a silnému slnečnému žiareniu, aby sa znížili straty odparovaním a spálenie listov. Nestriekajte v daždivých dňoch; ak sa do 6 hodín po postreku vyskytne dážď, znova-postriekajte.
4. Podmienky skladovania
Aminokyselinové produkty sú hygroskopické a mali by byť utesnené a skladované na chladnom a suchom mieste, vyhýbať sa priamemu slnečnému žiareniu a vysokým teplotám, aby sa zabránilo degradácii aktívnych zložiek.
