gernu entzimaren inhibitzailea

Urea nitrogeno ongarri gisa, munduko nekazaritzako ongarri garrantzitsuena da. Hala ere, lurzoruaren urea lurraren azukre entzima bidez azkar desegin da, nitrogenoaren galera handia deskonposatu eta urea nitrogenoaren eraginkortasuna murrizteko. Aldi berean, urea hidrolisi dela eta, amoniako kontzentrazioa lurzoruan handitzen da. Haziak ernetzea eta landareak toxikoak dira. Aurreko arazoak konpontzeko metodologia garrantzitsuenetako bat proposatu da urearen hidrolisi inhibitzeko gernu-entzimaren inhibitzailea erabiltzea. Gernuaren entzima-inhibitzaileek azaleko ongarriak (urea) eraginkortasuna handitu dezakete amoniakoa deskonposizioa amoniakoa deskonposatzen murriztuz.

NBPT gernuaren entzimaren inhibitzaileek honako ezaugarri hauek dituzte: NBPTk lurzoru eta klima baldintza arruntetan gernu entzimaren jarduera inhibitzaile handiagoa du. NBPT haziaren toxikotasuna izateko arriskua murriztu dezake, amoniakoaren erretratazioa murriztu eta laborantza eta proteina-edukia nabarmen areagotzea. NBPT-k ez du eragin kaltegarririk jendea, laboreak eta kontsumitzen dituzten pertsonak.

NBPT

eskaerak: Landare kimiko finak.
Ekoizpen baldintzak: Ura, elektrizitatea, lurruna eta bestelako obrak egongo dira.

Nekazaritzan nitrogenoa (N) kontsumitzearen eta asimilazioaren gainean duten eraginari buruzko informazio gutxi dago arren urease inhibitzaileek nekazaritzan erabiltzen duten. Lan honen xedeak N-(n-butil) thiophosphoric triamide-ren (NBPT) ondorioak aztertzea izan da funtzio fisiologikoan eta transkripzionalean. Elikagaien konponbideetan NBPTren presentzia, landareak urea N iturri gisa erabiltzeko ahalmena mugatu zuen. hau da, uraren kontsumorako tasa eta 15N metaketa murriztea. Nabarmentzeko moduan, efektu negatibo hauek ageriko landareak urearekin soilik nabarmentzen dira, NBPTek ez baitzuen nitrogenoa landatutako landareetan 15N metatzen. NBPT Arabidopsis landareen hazkundea ere galarazi zuen, urea N-iturri gisa erabiltzen zenean, nitrato edo amonio hazi zituzten landareak eragin gabe. Erantzun hori NBPT-ren garrantzi handiko ur garraio sistemaren eragin zuzena lotuta zegoen. Urteak hartzeko NBPTren inpaktua gehiago baloratu zen Arabidopsis ZmDUR3 eta dur3-knockout-en gehiegizko adierazpen lerroen bidez; emaitzak iradokitzen dute ez bakarrik garraioa baina ere urea asimilazioa inhibitzaileek arriskuan jar litezkeela. Hipotesi hau urea pilatze gehiegizkoa eta amonio kontzentrazioa murriztu zen NBPT tratatutako landareetan. Gainera, transkripzioaren azterketak artoaren sustraietan erakutsi zuten NBPT tratamendua larria-N asimilazioaren eta amonio garraioaren bide zitosolikoan adierazitako geneen adierazpena larriki eragin du. NBPT-k, gainera, urea eragindako transkripzio faktore bat kodetzen duen gene baten espresioa mugatu zuen, eta seguru asko funtsezkoa izan zen bere eskuratzearen erregulazioan. Lan honek frogatzen du NBPTk urea elikatzeko ahalmen handia eragiten duela maiz landareetan, eta horrek eragiten du ugaritasuna eta hurrengo asimilazio bidea ere.

Sarrera

Urea da gehien erabiltzen diren nitrogenoak (N) ongizatea erabiltzen duten munduko 50 milioi tona baino gehiagoko urteko zenbatekoa, N munduko ongarrien kontsumoaren% 50 baino gehiago (Nazioarteko Fertilizantes Industria Elkartea, 2008). Azken hamarkadetan uraren ongarrien gehikuntza izugarrizko gehikuntzak bere prezio lehiakorraren eta N eduki handiaren ondorioz (masa% 46), garraioaren eta banaketa kostuen murrizketa ahalbidetzen du (Miller eta Cramer, 2004).

Froga esperimentalak landareek hosto bidezko aplikazioaren bidez hornitzen duten urea erabiltzeko gaitasuna adierazten duten arren (Wittwer et al., 1963; Nicolaud eta Bloom, 1998; Witte et al., 2002), ohiko nekazaritza praktika bat urea hornitzea da. laboreak lurzoruaren emankortasunaren arabera. N iturri ez-organikoak erabiltzeaz gain, landareak, laboreak barne, oso garbi ageri dira urea (berrikusteko, ikus Kraiser et al., 2011; Nacry et al., 2013). Bereziki, arto landareek garraio-zeluletan transmembraneko garraio sistemak eskaintzen dituzte, afinitate altua eta txikia duen urea eskuratzeko, DUR3 garraiolariaren eta aquaporinen bitartez mediatua, hurrenez hurren (Gaspar et al., 2003; Gu et al., 2012; Zanin et al., 2014; Liu et al., 2015; Yang et al., 2015).

Lurzoruaren soluzioan, urearen egonkortasuna zorrotz menpekoa da mikrobioen urease-ren jardueraren mende, nikel-menpeko entzimaren bat nonahi dago mikroorganismoetan eta lurzoruan askatuta (Watson et al., 1994). Gainera, ureasen jarduera lurrean egon daiteke mikroorganismoen desintegrazioaren ondoren (Watson et al., 1994). Entzima honek urea hidrolisi amonio eta karbono dioxidoaren bidez katalizatzen du eta bere jarduera mikrobioen biomasa proportzionala da, aldi berean materia organikoaren zenbatekoa eta lurzoruaren uraren edukia araberakoa. Amonio forma hau trukagarria zen katioia moduan mantentzen zen edo amoniakoa moduan eragingo zuen; nitrifikazio prozesuan substratu gisa ere balio izan zitekeen nitrato bihurtzen. Horrela, gutxienez tarte laburretan, urezko ernalkuntza landareen sustraiak aldi berean esposizioa eragin ditzake urea, amonio eta nitratoa (Mérigout et al., 2008b).

Nagusiki amoniakoaren hegazkortzea eta nitrato lixibiatzeagatik, urearen hidrologia azkarrak landareen elikaduraren N erabilgarritasuna gutxituko luke eta uraren ongizatea gutxiago erabiltzeko eraginkortasuna (Zaman et al., 2008). Ondorioz, ureari buruzko ongarriak murrizteko amoniako isuriak murrizteko estrategirik erabilienetariko bat da urease inhibitzaileak aplikatzea. Ure hidrolisi geldiaraztean, molekula horiek aplikazioaren lekutik urruntzen duten urea oso urrun uzten dute, landareen sustraiek oso-osorik molekula gisa hartzen dutelarik.

Lurrikaratze urease inhibitzaile itxaropentsuena da NBPT (Agrotain® izenarekin), bere jarduera oxidatzen den forma bihurtzeko lotutako jarduera (Watson, 2005). NBPT urearen egiturazko analogo bat da (Medina eta Radel, 1988), urease jardueraren inhibizio mistoa egiten duena (km handitu eta Vmax txikiagotu; Juan et al., 2009). Kalkulu dinamiko molekularrak erakutsi zituzten neptelak gune ur aktiboaren bi nukel atomoak koordinatzen dituela eta urea eratorritako carbamatoaren oxigeno atomoak lotzen ditu (Manunza et al., 1999).

Ez da ohikoa marketin-formulazioak aurkitzea urearekin batera, urease inhibitzailearekin (Watson, 2005). Froga esperimentalak eman dira, urease inhibitzaileek ingurumeneko faktoreen eragina izan dezaketela erakusten dutenak, hala nola pH (Hendrickson eta Douglass, 1993), tenperatura (Hendrickson eta O'Connor, 1987) eta lurzoruaren hezetasunaren edukia (Sigunga et al., 2002; Clough et al., 2004).

Landareen NBPTren efektu fisiologikoei buruzko informazio mugatua dago (Watson eta Miller, 1996; Cruchaga et al., 2011). Espezie batzuek toxikotasunaren sintomak ikusgai erakutsi zituzten landareak urearekin eta NBPT tratatu zituztenean hostoen ustelpenen eta hosto necrotikoaren marjinen garapen iragankorra (Watson and Miller, 1996; Artola et al., 2011; Cruchaga et al., 2011). Cruchaga et al. (2011) jakinarazi du NBPT hori ilarak eta espinakak sustatzen direla eta hostoetara itzultzen dela; horrela, NBPT hosto endogenoko eta erreakzio ureasiaren jarduera inhibitu dezake (Watson eta Miller, 1996; Artola et al., 2011; Cruchaga et al., 2011; Ariz et al., 2012). Gainera, glutamin sintetase aktibitatea eta aminoazido maila murrizten dira NBPTren aurrean (Artola et al., 2011; Cruchaga et al., 2011). Emaitza horiek guztiek erakutsi dute ureasen inhibitzailea urea iturri gisa erabiltzeko iturri gisa arriskutsua izan zela, baina oraindik ez da ezagutzen NBPTren efektu fisiologiko eta molekularrak N iturri horren eskuratzerakoan.

Egungo ikerketaren helburua NBPTren artoa landareak urea eskuratzeko gaitasuna aztertzea izan da. Gure taldeko aurreko ikerketak in vivo deskribatu zuten garrantzia handiko garraio-sistemaren ustiapena maizeko artoetan eta erakutsi zuten urea azkar eskuratzea (Zanin et al., 2014). Beraz, gaur egungo lanean, NBPTren ekintza aztertu zen afinitate ugaritasun handiko sistemaren osagai induzitzailearen funtzionaltasunari buruz. Datu fisiologikoek urea modulatu dezaketen geneen transkripzioaren aldaketen azterketaren oinarritu ziren.