γ-氨基丁酸（GABA）究竟是什么？具有什么神奇的功效？

γ-氨基丁酸（GABA）究竟是什么？

γ-氨基丁酸是一種非蛋白組成的天然氨基酸，簡(jiǎn)稱(chēng)GABA，廣泛存在于動(dòng)、植物體內(nèi)。植物如豆屬、參屬、中草藥等的種子、根莖和組織液中都含有γ-氨基丁酸；在動(dòng)物體內(nèi)，γ-氨基丁酸幾乎只存在于神經(jīng)組織中，其中腦組織中的含量大約為0.1-0.6mg/克組織，免疫學(xué)研究表明其濃度最高的區(qū)域?yàn)榇竽X中黑質(zhì)。γ-氨基丁酸既不是農(nóng)藥，也不是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，更不是傳統(tǒng)肥料，而是一款綠色安全高效的生物刺激素，更是一款具有明確機(jī)理的細(xì)胞信號(hào)誘導(dǎo)劑。

作為一種化學(xué)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，早在 1883 年 γ-氨基丁酸（GABA） 就被人工合成。1950年有研究小組在哺乳動(dòng)物腦萃取液中首次發(fā)現(xiàn)了γ-氨基丁酸，隨后科學(xué)家證實(shí)γ-氨基丁酸對(duì)哺乳動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有抑制作用。經(jīng)過(guò)幾十年的研究發(fā)展，γ-氨基丁酸（GABA）被批準(zhǔn)為新資源食品，廣泛的應(yīng)用到食品、飲料等領(lǐng)域。

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外各大科研院所都對(duì)γ-氨基丁酸（GABA）展開(kāi)了不同程度的研究，隨著γ-氨基丁酸（GABA）對(duì)植物作用機(jī)理的揭示（參與三羧酸循環(huán)支鏈和多胺合成），大量有針對(duì)性的試驗(yàn)得到開(kāi)展，γ-氨基丁酸對(duì)植物的作用點(diǎn)被進(jìn)一步揭示。在植物中，γ-氨基丁酸扮演了代謝物質(zhì)和信號(hào)物質(zhì)的雙重角色，參與植物很多重要的生理進(jìn)程。γ-氨基丁酸促進(jìn)光合作用并影響能量代謝，促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生殖，提高植物對(duì)不同逆境（高溫、低溫、干旱、鹽害等）的抵抗能力，并具有促進(jìn)植物對(duì)中微量元素的吸收作用。

γ-氨基丁酸極易溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸耐堿（PH3-11穩(wěn)定），與各種介質(zhì)都有很好的復(fù)配相容性。通過(guò)大量的配伍試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，γ-氨基丁酸都表現(xiàn)出良好的協(xié)同性和靈活性。既可以稀釋后直接使用，也可以作為增效劑添加到肥料、肥料的配方中，通過(guò)葉噴、滴灌等方式作用于植物。

目前，適合于固體、液體肥料農(nóng)藥添加的γ-氨基丁酸已試產(chǎn)成功，分別為50%水劑和98%晶體。工藝的優(yōu)化，突破了高成本，使得γ-氨基丁酸作為功能增效劑能夠被普及及應(yīng)用。

γ-氨基丁酸（GABA）具有什么神奇的功效？

一．促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和對(duì)關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)元素的吸收

1.促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收

研究表明，外源 GABA 處理顯著提高了黃瓜根系對(duì)K+、Ca2+和 Mg2+的吸收，這與在玉米上的研究結(jié)果一致。外源 GABA 處理減小了地上部對(duì) Na+的吸收，從而增加了 K+/Na+比值一致。由此表明，外源 GABA 影響植物對(duì)礦質(zhì)元素吸收的選擇性，提高大中微量元素的吸收率。從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

2015年的研究發(fā)現(xiàn)，γ-氨基丁酸（GABA）可顯著提高韭菜的發(fā)育進(jìn)程（株高、莖粗、葉寬），提高硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、谷氨酸脫羧酶活性，降低硝酸鹽含量，提高韭菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.調(diào)節(jié)碳氮營(yíng)養(yǎng)平衡

大量研究說(shuō)明 GABA 可以作為高等植物氮代謝過(guò)程中的臨時(shí)氮庫(kù)。GABA 作為臨時(shí)的氮源直接被植物吸收利用，聯(lián)系著植物體內(nèi)的碳和氮兩大的代謝途徑。C、N 營(yíng)養(yǎng)平衡的調(diào)控機(jī)制包括植物體內(nèi)糖含量的感知與調(diào)節(jié)、氮營(yíng)養(yǎng)吸收等一系列復(fù)雜的過(guò)程。由于 C、N 營(yíng)養(yǎng)平衡感應(yīng)器的代謝物有可能是谷氨酰胺、 GABA或其它氨基酸和糖類(lèi)，此外 GABA 也密切聯(lián)系著氨基酸代謝和TCA 循環(huán)，因此GABA代謝途徑被認(rèn)為能夠調(diào)節(jié) C、N 營(yíng)養(yǎng)平衡。

二、促進(jìn)植物生殖生長(zhǎng)

開(kāi)花是植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，花啟動(dòng)的時(shí)機(jī)對(duì)生殖生長(zhǎng)的成功至關(guān)重要，開(kāi)花時(shí)間受內(nèi)在因子和環(huán)境因子的共同調(diào)節(jié)。研究表明，GABA 可能作為信號(hào)物質(zhì)引導(dǎo)花粉管的生長(zhǎng)。

張瑞琦，趙麗等，采用外源γ-氨基丁酸（GABA）處理擬南芥，結(jié)果表明，在長(zhǎng)日照和短日照條件下，γ-氨基丁酸（GABA）能不同程度促進(jìn)擬南芥早開(kāi)花2-5天。

三．提高植物抗逆性

大量研究證明，植物逆境下，會(huì)誘導(dǎo)γ-氨基丁酸（GABA）丁酸大量積累。

通過(guò)對(duì)植物逆境下γ-氨基丁酸（GABA）積累的深入研究，證明γ-氨基丁酸可以提高植物抗逆性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.提高植物抗鹽堿害能力

鹽脅迫下由于細(xì)胞失水導(dǎo)致膨壓的變化引發(fā)ABA的合成, 然后與其受體結(jié)合激活胞內(nèi)第二信使系統(tǒng), 蛋白質(zhì)發(fā)生可逆磷酸化, 進(jìn)而誘導(dǎo)相關(guān)抗鹽基因的表達(dá)。已知在各種逆境脅迫條件下亦大量積累GABA, 其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它組成蛋白質(zhì)的氨基酸, 大量研究表明GABA對(duì)植物抵抗鹽害脅迫效果顯著。

經(jīng)過(guò)炬光生物驗(yàn)證表明，不管是萌芽實(shí)驗(yàn)還是盆栽育苗實(shí)驗(yàn)都表明鹽害脅迫下GABA處理都可提高植物抵抗鹽害能力。

1.1豌豆種子萌芽實(shí)驗(yàn)

在相同鹽害脅迫（50mmol/L氯化鈉處理），選用20顆大小一致，籽粒飽滿(mǎn)的豌豆種子同時(shí)開(kāi)始萌芽。

1天后：

2天后：

1.2豌豆鹽害處理育苗試驗(yàn)

同時(shí)處理土壤EC到3.5-4.0左右（正常情況土壤EC不超過(guò)2.0），每穴播種5顆豌豆種，同時(shí)開(kāi)始育苗。

三天后：

7天后：

洗凈根系泥土觀(guān)察：

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在鹽害脅迫下采用GABA處理后種子可以健康生長(zhǎng)，采用清水對(duì)照播種30顆，只有一顆種子萌發(fā)，生長(zhǎng)也處于亞健康狀態(tài)。

2.提高植物根系氧氣脅迫抗性

目前在田間，土壤板結(jié)，過(guò)量灌溉等均可導(dǎo)致作物根系缺氧。也是田間普遍存在的問(wèn)題。低氧脅迫是植物根系由于土壤淹水或者水培中的微生物和植物的根的呼吸降低了植物根際氧氣濃度，形成低氧狀態(tài)，影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。GABA 進(jìn)一步參與TCA循環(huán)，緩解脅迫逆境對(duì)植物體造成的傷害。通過(guò)浸種促進(jìn)了低氧脅迫下種子的萌發(fā)，并通過(guò)活性氧代謝的調(diào)節(jié)緩解低氧脅迫傷害，維持正常的發(fā)芽生長(zhǎng)。

3.提高植物抗旱能力

干旱作為非生物脅迫之一，嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育。GABA在生理pH條件下是兩性離子，易溶于水，GABA 作為一種小分子的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，降低了水分脅迫條件下胞質(zhì)內(nèi)的滲透勢(shì)，從而提高細(xì)胞保水性能，減緩因缺水對(duì)植物造成的傷害。

四、促進(jìn)植物光合作用和能量代謝

γ-氨基丁酸是一種在生物體內(nèi)普遍存在的四碳非蛋白質(zhì)氨基酸，大量研究表明其參與TCA循環(huán)，促進(jìn)光合產(chǎn)物積累和能量代謝。其合成與代謝主要是通過(guò)三羧酸循環(huán)的一個(gè)旁路即旁路進(jìn)行的，該旁路是由三種關(guān)鍵酶，即位于胞質(zhì)中的谷氨酸脫羧酶、位于胞質(zhì)或線(xiàn)粒體中的 γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶 ，以及定位于線(xiàn)粒體中的琥珀酸半醛脫氫酶組成。

植物在受到逆境時(shí)植物體內(nèi)GABA含量會(huì)迅速增加，γ-氨基丁酸可被植物直接吸收，通過(guò)人為補(bǔ)充可加快植物氨基酸的合成，增加葉綠素的含量。研究表明：在正常栽培條件下，噴施GABA可增加甜瓜葉綠素a，葉綠素b，類(lèi)胡蘿卜素的含量，在鹽害脅迫下可緩解甜瓜降低葉綠素ab，類(lèi)胡蘿卜素的含量。如下圖：

五、影響植物信物物質(zhì)（內(nèi)源激素）的水平

GABA 的合成能夠調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。研究表明，GABA能刺激向日葵幼苗產(chǎn)生乙烯，而乙烯能夠影響植物莖的生長(zhǎng)。小于 0.5mmol·L-1GABA可促進(jìn)石竹科植物莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，在做清水和GABA處理大蒜水培實(shí)驗(yàn)表明，在沒(méi)有任何營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)參與的情況下GABA處理大蒜根系，葉片生長(zhǎng)更快。

兩天后：

三天后：

五天后：

實(shí)驗(yàn)表明在正常清水水培和50ppmGABA處理下，使用GABA處理的大蒜根系和葉片生長(zhǎng)更快，具有明顯的刺激作用。

2020年1月10號(hào)，西安炬光生物將在第三代肥藥增效劑暨傳統(tǒng)調(diào)節(jié)劑替代品DA-8發(fā)布會(huì)上隆重推出γ-氨基丁酸。

γ-氨基丁酸是西安炬光生物功能增效劑技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟研發(fā)量產(chǎn)的第二款產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有合成法的優(yōu)化改進(jìn)，大大提高了γ-氨基丁酸的收率和純度。