【云南果蔬发展大会】 深海农业邹志荣：5-氨基乙酰丙酸在果蔬产品提质增效上的 研究与应用

 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

 山东深海生物科技股份有限公司坐落于山东烟台，是一家具有生物技术领域创新研发能力和自主知识产权的国家高新技术企业。 公司拥有行业尖端科研人才和大型生物实验室、中试车间，专注于微生物药物、活性蛋白药物以及5-ALA氨基乙酰丙酸的研发和生产。

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、亚铁血红素、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。

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。

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。 

山东深海生物科技股份有限公司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10吨级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，将意味着已占据行业的领先地位。

深海依托现有的5-ALA母液分离纯化集成系统和3套30吨全自动三级液体发酵系统，实现5-ALA的规模化生产，且产能达到国内领先水平。其中试发酵5-ALA的含量已达到42g/L以上。

5-ALA的应用方向一是可以提高植物抵抗恶劣环境的能力。主要表现：

1. 缓解胁迫导致的叶片叶绿素含量以及叶绿素b/a 比值下降；

2. 诱导胁迫下抗氧化酶活性上升，缓解超氧阴离子生成速率加快；

3. 有利于PSⅡ–PSⅠ之间电子传递，提高光能吸收、捕获、传递效率，提高光合性能指数；

4. 缓解盐胁迫对植株生长的抑制作用，提高根系的生物学产量。

例如，5-氨基乙酰丙酸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%。

5-ALA的应用方向二是可以提高果蔬的果实着色。在果实成熟过程中,外源5-ALA处理能诱导果皮花青素的积累,促进果皮着色,缓解果皮叶绿素和类胡萝卜素的降解速率;果实可溶性糖含量显著提高,可滴定酸含量明显下降。5-ALA通过上调相关调控因子（PAL、CHI、DFR）的表达来诱导花青素合成积累,从而改善果实外观及内在品质。    例如，5-ALA可显著缩短苹果着色周期，同时在番茄、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。

5-ALA的应用方向三是可以提高果蔬作物幼苗移栽成活率。5-ALA能够缓解非生物胁迫给移栽苗带来的伤害，移栽成活率提升20%-40%。    5-ALA的应用方向四是可以提高果蔬作物作物产量及品质。5-ALA是叶绿素合成的前体物质，可促进叶绿体合成，促进光合作用，提升光合产物积累，从而达到增产的目的；5-ALA作物调节物质，可调节作物氧化还原平衡，改善糖酸比，提升果实可溶性蛋白及维生素含量，达到改善果实品质的目的。

5-ALA的应用方向五是可以提高果蔬作物果实糖度及口感。5-ALA提升光合产物积累，而淀粉和糖作为主要的光合产物，其含量也会受5-ALA的影响而提高；5-ALA可促进叶绿素合成，增强作物光合作用，光合作用的增强有利于养分积累和糖度转换。 

5-ALA的应用方向六是可以促进种子萌发，促进作物根系生长。

5-ALA的应用方向七是可以肥料利用率。

未来5-ALA研究方向——氨基酸金属配合物

该研究，既具有理论意义，又具有应用价值。它丰富了配位化学和生物无机化学的基础理论，又开拓了应用的新途径。本研究将选用非蛋白氨基酸 5-氨基乙酰丙酸（5-ALA） 配体使之与主族金属、过渡金属反应，通过调节金属种类、阴离子种类、溶剂种类等因素，合成结构多样的金属配合物，并使用 X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、元素分析、红外、荧光等表征技术对配合物自组装形成的超分子结构进行分析。结合配合物的结构特点判断其可能具有的功能性质，并进一步研究配合物的功能性质。   未来5-ALA研究内容与方法

通过化学手段合成5-ALA与金属配合物（ Mg、Ca、Zn、Cu、Fe ），采用控制变量法进行反应条件的筛选，主要是温度、pH、溶剂、反应时长。测定反应产物结构，探究产物的化学性质，如配位化合物的热化学、电化学和稳定性的研究。探究配位化合物的生物活性。

5-ALA 和金属的配合物应用

1. 5- ALA 作为四氢吡咯的前体化合物， 是一种良好的植物生长调节剂，对于植物体内叶绿素等的合成具有重要作用， 能在一定程度促进植物光合作用提高种子萌发率， 而镁、 锌、 钙、 铜和铁几种金属作为植物生长的营养元素不可缺失， 适当浓度外源性金属离子的补充能够增加植物的养分吸收促进植物生长。

2. 氨基酸金属配合物类生产肥料可以供给土壤所需的微量元素和氨基酸，改良土质，增进土壤肥力。

3. 可以防治叶子出现发黄变白的现象，促进叶片产生叶绿素；可以杀菌，防治作物病虫害;还可以使花卉的花瓣产生荧光，延长花期，提高花卉的观赏价值。

4. 在人体活性方面， 除可以向机体补充微量元素外， 5-ALA 作为血红素的前体物质，能够促进载氧、贮氧和氧化还原。 此类配合物通常较为稳定，可能具有抗菌抗癌活性。

深海农业3大业务方向

1.肥料产品销售：依托5-氨基乙酰丙酸的核心技术优势，公司开发出富含5-氨基乙酰丙酸的有机水溶肥、微生物菌剂、腐植酸水溶肥、中量元素水溶肥、大量元素水溶肥及氨基酸水溶肥等系列产品。

大量元素水溶肥系列产品卖点：

1. 科学氮、磷、钾配比，满足作物不同生长阶段营养需求。

2. 减肥增效、降低用肥成本，获得低投入、高收益。 

3. 抗逆、提质、增产。

有机水溶肥系列产品卖点：

1. 增加有机质，改良土壤。

2. 特别添加5-ALA，提高肥效利用率，促进根系生长。

3. 促根、养根、护根三效结合。

4. 抗逆、增产、提质。

中量元素水溶肥系列产品卖点：

1. 抗盐、高效解决缺素症。

2. 5-ALA显著提升中量元素钙、镁吸收利用率。    

2.原料销售：公司现有5-氨基乙酰丙酸发酵原液及喷干粉。发酵原液含量为20g/L；喷干粉含量为6.6%。

3.经销商产品定制：公司可为合作厂家提供产品配方技术支持，并提供产品定制指导。