综述：叶面喷施单一氨基酸作为植物生物刺激剂的综述

这篇综述系统总结了20种常见天然氨基酸叶面喷施对作物生长的影响机制，重点揭示了其通过促进叶绿素合成（PSII电子传递）和抗氧化防御（直接清除ROS或激活抗氧化酶）两条核心通路提升产量和环境抗逆性的作用。文章对比了不同类别氨基酸（如芳香族、含硫氨基酸）的差异化效应，为开发精准农业生物刺激剂（Biostimulants）提供了理论依据，尤其强调需加强单一氨基酸作用机制研究以优化复合配方。

　　

引言

全球人口增长与气候变化对农业生产提出严峻挑战，预计2050年粮食产量需提升60%方能满足需求。生物刺激剂（Biostimulants）作为环境友好型解决方案备受关注，其中氨基酸因其天然性、安全性和成本效益成为研究热点。本文聚焦20种核基因编码的L-α构型蛋白原性氨基酸，通过叶面喷施途径探究其促进作物生长和抗逆性的分子机制。

当前氨基酸叶面喷施研究进展

实验设计与控制变量

研究多采用三种对照方案：空白对照、蒸馏水喷施、去除氨基酸的助剂对照。环境参数（温湿度、土壤盐度）和喷施季节显著影响结果可靠性，但部分研究未充分披露这些关键信息。

脂肪族氨基酸

脯氨酸（Pro）：在2-1600 mg L^-1浓度范围内表现突出，通过直接清除活性氧（ROS）形成羟脯氨酸衍生物，同时促进氮固定和叶绿素合成，显著缓解盐/热/重金属胁迫。
甘氨酸（Gly）：250-500 mg L^-1浓度可提升生菜叶绿素A合成，但效应存在物种特异性（玉米无响应）。其衍生物甘氨酸甜菜碱（Glycine betaine）通过上调抗坏血酸过氧化物酶（APX）增强抗氧化防御。
支链氨基酸（Ile/Leu/Val）：可能通过调控植物生长调节剂（具体机制未明）增加分蘖密度，但根部生物量无显著变化。

芳香族氨基酸

苯丙氨酸（Phe）：通过激活VvPAL/VvCHS等基因上调酚类（芪类/花青素）合成通路，提升葡萄酿酒品质。该过程由脱落酸（ABA）介导，在低氮环境下抗氧化效果显著。
色氨酸（Trp）：协同Phe增加羽扇豆生物碱和酚类含量，促进株高、种子产量及粗蛋白积累。

酸性氨基酸

谷氨酸（Glu）：作为GABA和Pro前体，通过优化光系统II（PSII）电子传递效率提升山楂光合速率，0.01 mol L^-1标记实验证实其完整进入叶片代谢。
天冬氨酸（Asp）：兼具渗透调节和抗氧化功能，显著降低镉胁迫下番茄的氧化损伤。

碱性氨基酸

精氨酸（Arg）：与尿素代谢路径不同，虽降低葡萄黄烷醇含量，但提高番茄总产量和叶绿素浓度。
组氨酸/赖氨酸（His/Lys）：主要以锌螯合物形式应用，通过改变氮代谢提升洋葱鳞茎大小和丙酮酸含量。

含硫氨基酸

半胱氨酸（Cys）：增加玉米游离脯氨酸和酚类物质，缓解干旱胁迫下的根系生长抑制。
甲硫氨酸（Met）：与Pro/Gln联用通过积累可溶性糖（而非调节Na⁺）增强耐盐性。

酰胺类氨基酸

天冬酰胺（Asn）：在盐渍环境中优先促进玉米根系对P/Ca/K⁺的吸收，同时降低叶片Na⁺积累。

结论与展望

现有证据表明氨基酸通过两条核心通路发挥作用：光合效率提升（叶绿素合成/PSII优化）和氧化应激防御（抗氧化酶激活/直接清除ROS）。但研究存在三大局限：1）部分氨基酸（如酪氨酸）数据匮乏；2）复合配方中单一成分贡献度不明；3）剂量效应曲线不完整（如Met高浓度抑制生长）。未来需结合转录组学（如Li等报道的4000个差异表达基因）和精准农艺参数（升/公顷喷施量）深化机制研究，为设计靶向生物刺激剂提供理论支撑。