农业黑科技：γ氨基丁酸

世界农化网中文网报道： 2019年6月12号，江南大学与汉和生物就专利名为“利用重组钝齿棒杆菌以葡萄糖为底物一步法合成γ-氨基丁酸的方法”合作签署专利技术转让合同及校企战略合作协议。

 

 

 

汉和生物是国内领先的新型肥料企业，2018年新三板上市公司中新型肥料行业营业额、净利润排名第一。汉和生物高度重视研发工作、以及在技术领域的持续投入，确保产品处于领先地位。

 

 

江南大学与汉和生物合作，通过基因编辑技术建立转化法生产GABA的分离纯化方法，经分离纯化得到γ-氨基丁酸纯度为98%以上，目前为止，纯度指标全球第一。
 

汉和生物研发技术路线
 

γ-氨基丁酸( γ-aminobutyric acid，GABA) 是天然存在于各种生物细胞、体液内的一种非蛋白质氨基酸，它既不是农药、也不是植物生长调节剂，更不是传统肥料，而是一款绿色安全高效的生物刺激素。目前在美国注册的天然存在的生物刺激素活性成分中，包含了γ-氨基丁酸。
 

研究发现GABA在人体大脑皮质、海马、丘脑、基底神经节和小脑中起重要作用，并对机体的多种功能具有调节作用。2009年我国卫生部正式批准GABA为新资源食品，并被广泛的应用在保健品、食品、饮料、饲料等领域。
 

近年来，γ-氨基丁酸（GABA）逐渐被应用到调控植物生长上，特别是在逆境条件下的生长。在植物中，GABA担任着代谢物质和信号物质的双重角色，并参与了植物的pH调节、能源物质调节C/N平衡以及防御系统调节。GABA能提高植物在逆境下的抗性，并具有促进植物生殖生长、营养生长的作用。

 

Alan M. Kinnersley等研究发现，GABA 对浮萍的生长不但具有促进作用，并且还能够增加其对矿质元素的吸收量。图中可以看到GABA对钙（Ca）、镁（Mg）、硼（B）的吸收利用率分别高达68%、57%和65%。

 

 

2018年李裕芳等研究发现，GABA能显著提高玉米发育进程，提高硝酸还原酶活性，加快可溶性糖的消耗，促进蛋白质的合成，且能显著吸收多种元素。

（2）GABA促进植物生殖生长
 

张瑞琦等利用拟南芥为实验材料，研究GABA对其开花的影响发现，外源GABA 处理拟南芥，有效调控自主开花途径基因FCA 基因的上调表达，同时下调表达开花抑制因子FLC基因，进而促进拟南芥早开花3-5天。

 

 

 

 

2、GABA提高植物抗逆性
 

在现有研究中，GABA提高植物抗逆性。主要包括抗盐害胁迫、抗高低温胁迫、抗干旱胁迫以及提高对重金属的耐受性等作用。

 

（1）GABA提高植物抗盐害胁迫
 

 GABA能提高植物抗盐害胁迫。盐胁迫严重损害玉米幼苗细胞功能，抑制光合作用，尤其是高盐害下。外源施用GABA可以减轻有害物质超氧阴离子(O₂⁻)和丙二醛(MDA)造成的氧化损伤，帮助维持细胞形态，改善光合作用和叶绿素荧光参数。这些作用可以减轻盐胁迫对光合系统的损害，从而增强了玉米幼苗的耐盐性。

 

 

 

（2）GABA提高植物抗干旱胁迫
 

谷海涛采取盆栽试验设计，在水稻孕穗期开始进行干旱处理到齐穗期，干旱处理开始同时喷施不同浓度的 GABA，其浓度分别为 0mmol/L、0.25mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、2mmol/L、4mmol/L，以正常灌溉（CK）为对照，研究不同浓度的GABA对水稻抗旱的影响。在一定范围内，随着喷施 GABA 浓度的增加，籽粒干物质积累量上升，达到一定浓度后下降，在齐穗后第 35 天，松粳 6 与东农 425 籽粒干物质积累量分别在 A3 和 A2 处理下增幅最大，其增幅分别为 32.80%和 27.67%，分别恢复到正常灌溉的 84.79%和 88.62%。

 

 

（3）GABA提高植物抗高温、低温胁迫
 

从下图1-4可以看到，GABA能在常温条件下和高温逆境条件下增强小麦品种中优9507的千粒重，分别比对照的千粒重增加了9.24%和3.6%，而BR的作用则不太明显。

 

 

张华永等人的研究表明，高温处理的玉米幼苗在施加GABA 后叶片内的 SOD、POD 活性缓慢上升，处理后 36h 达到峰值，且 GABA 浓度为5.0 mmol/L时，酶活性最高。Bouche 等研究发现，低温胁迫下高浓度 GABA（15-200 mmol/L）能够清除叶绿体羟自由基，稳定和保护拟南芥离体叶绿体的类囊体。
 

（4）GABA提高植物对重金属的耐受性
 

外源GABA提高了植物体内GABA的含量，降低了植物体内金属的积累。在目前的研究中, 外源施用GABA (50和100μg/ml)能提高植物内源性GABA水平，同时降低了水稻幼苗中砷（As）的积累。而外源γ-氨基丁酸能减轻铝毒（酸中毒）造成的氧化损伤。

 

 

由江南大学与汉和生物联合研制的代表着世界最高水平的γ-氨基丁酸目前已试产成功，即将投放市场。相信随着生物刺激素在农业中的不断普及应用，γ-氨基丁酸（GABA）这一绿色高效的产品定能惠及更多农业工作者，造福中国农业。

γ-氨基丁酸可以按一定的稀释倍数，通过灌根、滴管、叶面喷施应用于作物，也可以添加到液体肥料、水溶性肥料、叶面肥料、复合肥料等各种肥料里面使用，也可以添加到农药里面使用，γ-氨基丁酸在酸碱中都比较稳定，易溶于水，与各种介质都有良好的复配性、相容性。