氨基酸基生物刺激素Pepton 85/16、Pepton Origin和Nutriterra在优化与减量施氮条件下对生菜生理功效的协同调控机制

本研究通过评估三种氨基酸基生物刺激素（Pepton 85/16、Pepton Origin和Nutriterra）在不同施氮水平（100%、70%、40%）下对生菜生长的影响，揭示了其通过激活硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）等关键酶活性，显著提升氮素利用效率（NUE）和光合性能的作用机制，为可持续农业提供了减氮增效的创新方案。

　　

1 引言

氮素（N）是植物生长的核心元素，参与蛋白质、核酸及光合色素等关键物质的合成。当前农业生产中氮肥利用率（NUE）仅40%-70%，过量施用导致土壤盐渍化、水体富营养化等问题。生物刺激素（Biostimulants）作为新兴策略，通过调控氮同化途径缓解上述矛盾。本研究聚焦三种氨基酸基生物刺激素——含85%总氨基酸的微颗粒Pepton 85/16、高游离氨基酸（40%）的Pepton Origin，以及含腐殖酸（14%）的液态Nutriterra，探究其在减氮条件下对生菜（Lactuca sativa cv. Isasa）生理代谢的调控机制。

2 材料与方法

实验设置100%（10 mM NaNO₃）、70%、40%三个施氮水平，结合生物刺激素根施处理。通过LI-COR 6800光合仪测定净光合速率（A）、蒸腾速率（E），并分析NR、GS酶活性及氮代谢产物。氮效率参数采用Dobermann公式计算，包括表观氮回收效率（RE）、内源氮利用效率（IE）等。

3 结果与讨论

3.1 生物量指标

全氮（N-100%）条件下，Nutriterra处理使地上部鲜重、干重和叶面积分别提升24%、23%、24%，归因于其腐殖酸促进根系发育及磷（P）强化能量代谢。而在减氮30%（N-70%）时，Pepton 85/16表现突出，生物量反超全氮对照55%，其高浓度游离氨基酸（16%）和钾（K₂O）协同缓解氮胁迫，激活胁迫响应通路。

3.2 光合性能

Nutriterra在全氮下使水分利用效率（WUE）提高19%，而Pepton 85/16在N-40%处理中通过降低气孔阻力（r）维持CO₂同化。这与NR活性提升直接相关——Pepton 85/16处理的NR活性达对照2.3倍，印证了氨基酸通过促进Rubisco合成增强碳固定的假说。

3.3 氮代谢调控

生物刺激素显著降低叶片硝酸盐（NO₃^-）积累，其中Nutriterra使全氮生菜硝酸盐含量降低37%，提升食用安全性。Pepton 85/16在N-70%下使GS活性提升68%，驱动NH₄⁺向谷氨酸转化，促进有机氮库扩容，总氮含量较对照增加42%。

3.4 氮效率参数

热图分析显示，Pepton 85/16在N-70%时使IE和AE分别提升52%和49%，证实其通过优化氮分配（如增加叶片蛋白含量28%）实现"减氮不减产"。这种效应与产品中谷氨酸/天冬氨酸占比高（占游离氨基酸35%）密切相关，这些氨基酸作为氮转运枢纽参与转氨反应。

4 结论

三种生物刺激素通过差异化机制提升生菜氮效率：Nutriterra适用于高氮系统，通过腐殖酸-磷协同效应最大化产量；Pepton 85/16在减氮30%时表现最优，其氨基酸-K-Mg复合体系可替代约15%化学氮肥而不影响产出，为绿色农业提供关键技术支撑。未来需进一步解析其分子信号通路，如TOR激酶与氨基酸传感网络的互作机制。