【CIS特肥会】深海农业邹志荣：5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）及其在现代高效农业上的应用

西北农林科技大学博士生导师、山东深海农业生物科技有限公司首席技术顾问 邹志荣

5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）是一种含氧和氮的碳氢化合物，它是所有卟啉化合物的共同前体，是叶绿素、血红素、细胞色素等具环状四吡咯基的化合物群共同的生物合成中间体，牵涉到光合作用、呼吸作用，是一种广泛存在于细菌、真菌、动物及植物等生物机体活细胞中的非蛋白氨基酸，是植物内源性调节剂。

5-ALA作为生物体内天然存在的一种功能性非蛋白质氨基酸，是血红素、叶绿素、维生素B12等四吡咯化合物生物合成的必需前体，在农业、医药、水产养殖等领域均有着广阔的应用前景。

在农业领域5-ALA作为植物叶绿素合成的前体物质参与叶绿素的合成，提升作物光合产物的积累，从而实现作物提质增产的目的。

同时5-ALA可以调控叶绿素b/叶绿素a的比值，从而显著提升作物对低温、寡照及盐碱等不良条件的抗逆性。

20世纪末，国际上依靠人工提取的方式分离到5-ALA，后期随着技术改进转变为化学合成，但始终存在高污染、高成本的弊端，仅限应用在高端医药和药妆领域。

如日本SBI公司依托5-ALA开发出用于膀胱癌、子宫颈上皮内瘤变、贫血症、尖锐湿疣、痤疮等治疗药物，其凭借选择性强、口服给药、快速代谢及无毒副作用等诸多优点取得了不错的市场反馈；同时在药妆领域开发出多款保健食品及美容产品，对促进代谢、降血糖、减肥塑身、美容抗衰老及保湿上均有显著效果。

随着5-ALA的不同功能被逐渐发掘，国际上都在积极探索寻求更加廉价环保的生产方式，其中日本COSMO公司通过生物合成方法实现了规模化制取5-ALA，2010年日本COSMO公司将5-ALA在农业领域的应用研究项目委托于中国农业部，在国家农业部的积极推动下日本COSMO公司与西北农林科技大学达成合作，共同推进5-ALA在农业领域的应用。

经西北农林科技大学的不断研究，邹志荣教授团队发现5-ALA在多种农作物叶面喷施后，均可显著增加叶绿素合成速度、提高作物的光合速率，从而实现作物增产的目的。

但受限于日本COSMO公司其5-ALA纯度及成本仍旧偏高，无法在农业及动保板块实现应用推广。

为解决5-ALA生产工艺技术上的难题，让5-ALA在农业上的应用成为可能。中国科学院天津工业微生物技术研究所通过高效基因组编辑技术和基因表达调控技术，研发出5-ALA高效表达菌株及成熟的发酵提纯技术工艺，使原液中5-氨基乙酰丙酸含量达到42g/L左右，发酵技术已达到国际领先水平。

深海农业在5-氨基乙酰丙酸产业化生产领域取得了一定的突破。

院、校、企三方联合-实现5-ALA产业化应用。深海农业作为国家高新技术企业，与中国科学院、西北农林科技大学、中国农业大学等展开积极合作，打造专业的5-ALA研发技术平台，将中科院天津微生物研究所先进的5-ALA发酵技术及西北农林科技大学成熟的5-ALA农业应用技术等研发资源进行整合，历时3年形成重大突破，现已实现5-ALA高密度规模化生产，在5-氨基乙酰丙酸产业化生产水平上（装备、原料、工艺、菌株等）均超越了国际现有水平，大幅度提高了生产效率，降低了生产成本。该产品的上市，将意味着彻底打破日本COSMO公司的行业垄断地位，占据行业的国际领先地位。

深海农业为了明确5-ALA在农业领域的应用效果，分别在以下方面做了大量的试验探究:

1)增强作物抗逆性（高温、低温、强光、弱光、干旱、水涝、盐碱、贫瘠、重茬等）。5-ALA除了在白菜上可以显著提升白菜抗冻性，同时在茄果类、浆果类、果树及其他叶菜类作物上均可以显著提高作物抗逆性（高温、低温、强光、弱光、干旱、水涝、盐碱、贫瘠、重茬等），实现逆境胁迫下增产20%―30%。

2)缩短果实着色周期；5-ALA可显著缩短苹果着色周期，同时在西红柿、柑橘、葡萄及樱桃等作物均具有明显的着色效果，平均着色周期可缩短5―10天。

3)提高幼苗移栽成活率。5-ALA可提高萝卜及花卉移栽成活率，同时对提升西红柿、草莓、辣椒及茄子等作物幼苗移栽成活率均具有不错效果，平均存活率可提高30%左右。

4)提高作物产量及品质。5-ALA可提高草莓硬度、糖度及平均单果重，同时发现5-ALA对西红柿、苹果、梨及樱桃等果实均具有增加糖度、提升单果重及增产的效果。平均糖度可提高2个单位，平均单果重增加20―40g。

5)提高果实糖度，改善果实口感。5-ALA可提高柑橘硬度、糖度及平均单果重，同时发现5-ALA对西红柿、苹果、梨及樱桃等果实均具有增加糖度、提升单果重及改善果实口感的效果。平均糖度可提高2个单位。

6)提高果实固形物含量、增加果实硬度，增加耐储性。5-ALA可提高梨的固形物含量、增加果实硬度，增加耐储性，同时发现5-ALA对草莓、西红柿、苹果及樱桃等果实均具有增加硬度提升耐储性的效果。储藏期可延长10-15天。

7)促进种子萌发及作物根系生长。5-ALA浸种和蘸根处理，对种子萌发及根系生长均具有明显的促进作用。

8）促进作物肥料吸收利用率。作物吸收5-ALA后可显著提升对大、中、微量元素及有机质的吸收效率。

依托5-ALA的核心技术优势，山东深海农业生物科技有限公司积极与各大院所合作，开发出富含5-ALA的有机水溶肥、微生物菌剂、腐植酸水溶肥及氨基酸水溶肥等系列产品。