关于植物营养的研究，很多公司现在已经从宏观转向了微观。植物是一个有意识的生物群，它可以通过外界环境的改变，做出一些相应的反应。较为短期的生理效应有向日葵的向光性、气孔反应、含羞草的感振反应、转板藻的叶绿体运动、棚田效应；较为长期的如光对种子萌发、春化作用、光周期效应对开花调控等。这些都是植物在感受外界刺激，植物体内的细胞通过感受这些物理的、化学的或生物的信息，并做出适当的生理反应，以维持其生命活动。
植物生长发育受到外界的刺激影响主要分为两部分：第一，细胞外的刺激，包括细胞外环境信号的影响和细胞间的因素影响。细胞外的环境影响包括水肥气热、逆境胁迫、微生物病虫害等；细胞间的信号物质包括氨基酸、糖类物质、生长调节剂、激素、多肽等物质。通常把这些环境条件的变化或来自环境的刺激统称为信号，又称为第一信使或初级信使。
细胞外的信号转导到细胞内，转化后形成细胞内的信号，形成进一步的传导，来刺激植物体内酶的活性、基因的表达等等。细胞内的信号分子被称为第二信使。
第二信使又称次级信使，是指细胞感受胞外环境信号和胞间信号后产生的胞内信号分子，从而将细胞外信息转换为细胞内信息，如钙信号系统、肌醇磷脂信号系统、环核苷酸信号系统。
植物的信号转导或者外界的刺激是如何影响植物生长的呢？
环境的刺激、胞间的刺激，表现在细胞膜上，细胞外信号要通过与细胞表面的受体相互作用，转变为胞内信号，并在细胞内传递。它与细胞膜上的受体结合，在进行跨膜运输的时候，必须要通过聚蛋白来进行传导，传导到细胞内之后，进行效应器的放大，我们外界的信号进行进一步的放大，放大之后就会产生第二信使，如钙离子等。
第二信使再通过与受体结合，激活受体蛋白和相应的酶的活性，进而促进某些基因的表达，来进行细胞的反应，如调控细胞的代谢、分裂、分化、某些细胞的功能表达和死亡。可以说，影响植物生长发育的过程就是植物信号转导的过程。
在植物信号转导的过程中，有两个核心的转导过程，第一个是光信号的转导，它是一个碳循环与能量的代谢过程，这是对植物生长发育影响最大的过程；第二个是钙信使的转导，它涉及细胞的各种代谢和发育过程。了解这两个过程，能够有助于我们更加了解植物生长发育的规律，为相关企业做配方的研发提供更好的理论基础。
植物的碳循环就是一个把光能变成化学能，从而促进作物生长的过程。光信号的转导通过光反应和叶绿体中的暗反应，生成糖类物质，以此来供应细胞的呼吸、蛋白质、遗传物质的生成、淀粉的生成，保证植物的正常生长发育。其中有一部分能量物质要供应植物的呼吸作用，会产生一些ATP，或者是促进细胞分裂，生成植物生长的物质，进而再有一部分的碳代谢掉的物质来促进光合作用。
多余的糖类会以一种凝集素的形态保存在植物体内。
植物凝集素被称为植物体内的“碳库”，是一类具有特异糖结合活性的蛋白，具有一个或多个可以与单糖或寡糖特异可逆结合的非催化结构域，把糖暂时固定在作物体内，当需要时，就将这些物质释放出来，供给作物的生长发育。
植物凝集素是调控植物体内碳循环的关键物质。年美国Benson博士等人发现了植物凝集素循环的机理，他的结论是通过调控植物凝集素循环来调控植物的光合作用与呼吸作用，促进能量物质向生长点的转运，促进根系生长与活力，抗逆境胁迫对植物地上部生长的抑制作用。
凝集素的循环，实际上就是一个光合产物蔗糖的输入与输出过程。光合产物蔗糖的输入与输出取决于叶细胞中的源（叶绿素活性）库（凝集素）状态。它受多种因素的影响，生物、非生物胁迫和激素信号也能诱导细胞壁转化酶和叶组织中库的形成，抑制能量物质的运输和生长发育。
年~年，Benson和Nonomura等人发现外源糖苷可以诱导植物内凝集素释放糖类物质促进根系生长和种子萌发。其作用效果取决于糖苷的种类、浓度、凝集素的特异性和亲和性，以及二价阳离子如钙、锰等的供应。
在萝卜水培试验中，凡是营养液中含有糖苷和钙锰三种的成分的处理，幼苗的株高和重量均比单一成分和两个成分组合的处理要高。萝卜浸种的试验也是同样的结果，三种成分组合对种子萌发的效果最好。
因此，钙和锰对于稳定凝集素的蛋白质结构必不可少，可有效协助糖苷诱导凝集素释放能量物质，促进作物的生长发育。
不只是植物信号有作用，在植物信号转导过程中的有些物质对于信号的一些表达、表现也是非常重要的，尤其是钙离子。
提到钙离子，就不得不说钙信使的转导。原理是当它受到外界的刺激，会引起细胞质中的钙离子浓度的迅速变化。钙离子的大量涌入使得细胞胞质中的钙离子浓度水平迅速升高。之后随着钙离子的大量涌出，胞质中的钙离子浓度迅速恢复到基本水平。这一瞬间发生的变化产生钙信号，钙信号进而影响靶蛋白活性，从而调控基因表达和生理反应。
钙信号的受体蛋白核心的两种就是钙调素（CaM）和钙依赖型蛋白激酶（CDPKs）。这两个活性蛋白可以调控比较重要的细胞的生理反应，如对逆境的反应和抗逆性、参与气孔运动调节、介导植物对病原微生物的响应和防御机制、参与植物的碳氮代谢、参与对离子和水分跨膜运输的调节、参与植物细胞骨架的调节。
对植物信号转导过程的调控，要进行调控目标的确定、信号物质的筛选，也要注意信号物质的强弱、信号物质的放大与传导，这些也是企业在配方研究中要考虑的因素。
（来源：本文由《有农有艺》根据美国布兰特股份有限公司中国区总经理樊惠在CIS国际特种肥料会议上分享内容整理编辑，转载请注明来源