甜菜鹼是什麼?農業應用與功效一次搞懂

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甜菜鹼是什麼?

它的名稱來自於甜菜(Beta vulgaris)中首次被發現,但後來的研究發現,其實在稻米、菠菜、藍藻、微生物,甚至海藻中也都存在甜菜鹼的蹤跡,是自然界中非常常見的一種抗逆性分子。

甜菜鹼(Glycine Betaine)是一種天然存在於植物、藻類與微生物中的「季銨鹽類化合物」,化學名稱是三甲基甘胺酸(Trimethylglycine)。它的分子結構來自甘胺酸,但在氮原子上接上了三個甲基(-CH₃),變成一種帶有永久正電荷、卻不影響細胞代謝的特殊物質,穩定不易改變的狀態,因此被歸類為「胺基酸衍生物」,在植物體內也屬於一種滲透壓調節因子(osmoprotectant)

植物在面對逆境(如高溫、乾旱、鹽害、低溫)時,會啟動體內的防禦系統,其中一個重要機制就是合成甜菜鹼。它能幫助細胞抓住水分、保護細胞膜與蛋白質、清除活性氧(ROS),並促進葉綠體功能與營養吸收。這也是為什麼甜菜鹼雖然不是肥料,但在農業中被廣泛應用,成為苗期管理、高溫防護、根系活化、減少裂果等情況下的重要幫手。

甜菜鹼幫助作物的效用

甜菜鹼進入植物體內後,可發揮以下五大抗逆機制

一、調節滲透壓,幫助細胞維持水分與膨壓

當作物遇到乾旱或淹水時,細胞內外的水分會變得不平衡。

太乾會「脫水萎縮」,太濕又會「吸水過多撐破細胞」。

甜菜鹼幫助細胞控制水分的進出,讓細胞保持正常膨壓與張力。

在乾旱時,幫助細胞抓住水分、不輕易脫水在淹水或濕害時,穩定細胞內壓力,避免細胞吸水爆裂或軟化腐爛。

這就是為什麼甜菜鹼被稱為「滲透調節劑」,它不是肥料,但卻幫助植物更會用水、不怕水壓變化。

▴細胞水分充足液胞吸水多,水分膨壓足夠,水分運輸順利

▴細胞中水分缺乏,自然水分運輸不順,植株容易受到傷害

試驗結果:

根據2022年中國上海農業科學院指出經過甜菜鹼處理可改善番茄種子在14度低溫下可幫助發芽與根長表現。

圖1.宏發試驗實證:甜菜鹼的抗逆效果,在田間真實發生

此圖顯示低溫(14°C)下,使用10 mmol/L甜菜鹼(GB)預處理的番茄種子,其根長與發芽明顯優於水(H2O)處理組。

右圖(B)為平均根長統計結果:NB 為常溫處理組,CS 為冷溫處理組(對照),CB 為冷溫處理 + 甜菜鹼處理組。

可見 GB 處理可顯著減緩低溫抑制發芽的影響,恢復接近正常根長。

圖2.經過宏生農業在2025年5月份證實,甜菜鹼在高溫逆境中能夠提升小黃瓜的抗熱能力

圖右為使用含有甜菜鹼產品(宏發)稀釋500倍浸泡根系,圖左則使用水進行浸泡,進行宏發處理組根系活性明顯優於水處理組,整體的產量提升50%。

圖3.面對低溫10度下的脅迫施用宏發(甜菜鹼)使作物生長持續

經過宏發(甜菜鹼)500稀釋根灌的苗根系生長及葉片生長都優於對照組。

圖4.苗期障礙經過宏發(甜菜鹼)根部灌注500倍後恢復

圖左為牛番茄生長初期突發生長障礙,經由宏發(甜菜鹼)500倍灌注2次後恢復健康狀態。

圖5.使用甜菜鹼產品(宏發)500倍浸泡30秒,僅短短5天,生長差距就達到2倍

圖右為浸泡試驗組,光合效率提升、耐高溫逆境,持效力強;圖左植株衰弱、葉面不足、光合作用低。

討論:
綜合外國與宏生農業在田間試驗的結果可以發現,甜菜鹼在植物面臨環境逆境時確實能展現穩定的保護作用。從細胞層面的滲透壓調節、蛋白質穩定化,到整株層面的葉綠體保護與養分吸收提升,甜菜鹼提供了植物在乾旱、高溫、冷害及鹽害等壓力下維持生長動力的關鍵機制。

然而,甜菜鹼並非神奇肥料,它的效果取決於環境條件、作物種類與配方設計。天然甜菜萃取型產品因含有脯胺酸、B群與糖蜜等複合物質,能夠延長作用持續時間、改善植物整體代謝表現,比化學合成型更能反映真實的生理效益。這也是宏生農業開發「宏發」這類複合型甜菜鹼產品的原因——以自然來源為基底,搭配植物實驗數據,讓抗逆機制在田間得以落實。

總結來說,甜菜鹼的價值不在於短期刺激生長,而在於協助植物面對氣候變化與逆境壓力時維持穩定
若能根據作物生長階段、環境條件與施肥策略合理使用,甜菜鹼將成為未來永續農業中重要的生理調節工具。

參考文獻

Zhang, Y., Dai, T., Liu, Y., Wang, J., Wang, Q., & Zhu, W.(2022)。

外源性甜菜鹼對低溫應力下番茄種子發芽的影響。

《分子科學國際期刊》(International Journal of Molecular Sciences),23(18):10474。

DOI:10.3390/ijms231810474。檢自 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36142386/


Metwaly, E.-S. E., Al-Yasi, H. M., Ali, E. F., Farouk, H. A., Farouk, S. Deteriorating Harmful Effects of Drought in Cucumber by Spraying Glycinebetaine. Agriculture 2022, 12(12), 2166. DOI:10.3390/agriculture12122166

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