ihi enzyme inhibitor NBPT

Urea bilang isang pataba ng nitrogen ang pinakamahalagang pataba sa agrikultura sa mundo. Gayunpaman, ang urea sa lupa ay mabilis na na-decomposed ng urease enzyme sa lupa upang mabulok ang isang malaking halaga ng pagkawala ng nitrogen at bawasan ang paggamit kahusayan ng urea nitrogen. Kasabay nito, dahil sa hydrolysis ng urea, ang konsentrasyon ng amonya sa lupa ay nagdaragdag. Ito ay nakakalason sa buto na pagtubo at mga halaman. Ang paggamit ng isang ihi enzyme inhibitor upang pagbawalan ang hydrolysis ng urea ay iminungkahi bilang isa sa mga mahahalagang pamamaraan para sa paglutas ng mga problema sa itaas. Ang ihi enzyme inhibitors ay maaaring dagdagan ang pagiging epektibo ng ibabaw ng pagpapabunga (yurya) sa pamamagitan ng pagbawas ng agnas ng amonya upang mabulok ang ammonia.

Ang NBPT ng inhibitors sa ihi ng enzyme ay may mga sumusunod na katangian: Ang NBPT ay may mas mataas na aktibidad ng pagbaba ng ihi ng enzyme sa karaniwang lupa at kondisyon ng klima. Maaaring mabawasan ng NBPT ang panganib ng toxicity ng binhi, bawasan ang volatilization ng amonya, at dagdagan ang ani ng crop at nilalaman ng protina sa isang malaking lawak. Ang NBPT ay walang mga nakakapinsalang epekto sa mga tao, mga pananim, at mga tao na kumakain at kumakain ng mga pananim.

NBPT

Mga Application: Mga magagandang kemikal na halaman.
Mga kondisyon ng produksyon: Dapat mayroong tubig, kuryente, steam at iba pang mga pampublikong mga pasilidad.

Sa kabila ng malawakang paggamit ng urease inhibitors sa agrikultura, ang maliit na impormasyon ay magagamit sa kanilang epekto sa nitrogen (N) na pagtaas at paglagom. Ang layunin ng pag-aaral na ito ay pag-aralan, sa antas ng physiological at transcriptional, ang mga epekto ng N- (n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) sa urea nutrition sa hydroponically grown maize plants. Ang pagkakaroon ng NBPT sa nutrient solution ay limitado ang kapasidad ng mga halaman upang magamit ang urea bilang isang N-source; ito ay ipinapakita sa pamamagitan ng pagbawas sa urea rate ng pagtaas at 15N na akumulasyon. Kapansin-pansin, ang mga negatibong epekto na ito ay maliwanag lamang kung ang mga halaman ay pinainom ng urea, dahil hindi binago ng NBPT ang 15N na akumulasyon sa mga halaman na may nitrayd. Ang NBPT ay may kapansanan din sa paglago ng mga halaman ng Arabidopsis kapag ang urea ay ginamit bilang N-source, samantalang walang epekto sa mga halaman na lumago na may nitrayd o ammonium. Ang tugon na ito ay may kaugnayan, kahit sa bahagi, sa direktang epekto ng NBPT sa mataas na sistema ng transportasyon ng urea. Ang epekto ng NBPT sa urea uptake ay karagdagang sinusuri gamit ang mga linya ng Arabidopsis overexpressing ZmDUR3 at dur3-knockout; iminumungkahi ng mga resulta na hindi lamang ang transportasyon kundi pati na rin ang urea asimilasyon ay maaaring ikompromiso ng inhibitor. Ang teorya na ito ay pinalakas ng sobrang akumulasyon ng urea at pagbawas sa konsentrasyon ng ammonium sa mga halaman na NBPT na ginagamot. Bukod dito, ipinakita ng transcriptional analysis na sa mga ugat ng mais NBPT pinipinsala ng paggamot ang pagpapahayag ng mga gene na kasangkot sa cytosolic na landas ng ureic-N na asimilis at transportasyon ng ammonium. Nabawasan din ng NBPT ang pagpapahayag ng isang gene coding para sa isang transaksyon na kadahilanan na lubos na sapilitan ng urea at posibleng naglalaro ng mahalagang papel sa regulasyon ng pagkuha nito. Ang gawaing ito ay nagbibigay ng katibayan na ang NBPT ay maaaring makahadlang sa urea nutrisyon sa mga taniman ng mais, na naglilimita sa pag-agos pati na rin sa sumusunod na landas ng asimilasyon.

Panimula

Urea ay ang pinaka-madalas na ginagamit na mga nitrogen (N) fertilizers sa mundo na may taunang halaga ng higit sa 50 milyong tons accounting para sa higit sa 50% ng mundo N paggamit ng abono (International Fertilizer Industry Association, 2008). Ang hindi kapani-paniwala na pagtaas sa paggamit ng urea fertilizer sa mga nakaraang dekada ay higit sa lahat dahil sa kanyang mapagkumpetensyang presyo at ang mataas na nilalaman ng N (46% ng masa), na nagpapahintulot sa pagbawas ng mga gastos sa transportasyon at pamamahagi (Miller and Cramer, 2004).

Kahit na ang pang-eksperimentong ebidensya ay nag-ulat ng kakayahan ng mga halaman na gumamit ng urea kada sees kapag ibinibigay sa pamamagitan ng paggamit ng dahon (Wittwer et al., 1963; Nicolaud and Bloom, 1998; Witte et al., 2002), isang karaniwang agronomic practice mga pananim sa pamamagitan ng pagpapabunga ng lupa. Bukod sa paggamit ng mga pinagkukunan ng inorganikong N, ang mga halaman, kasama na ang mga pananim, ay ipinakita na maaaring tumagal ng buo urea (para sa pagsusuri, tingnan ang Kraiser et al., 2011; Nacry et al., 2013). Sa partikular, ang mga halaman ng mais ay nagtataglay ng dedikadong mga sistema ng transportasyon ng transmembrane sa mga selula ng ugat para sa pagkuha ng urea na may mataas at mababang pagkakahawig, pinangunahan ng isang DUR3 transporter at aquaporin, ayon sa pagkakabanggit (Gaspar et al., 2003; Gu et al., 2012; Zanin et al., 2014; Liu et al., 2015; Yang et al., 2015).

Sa solusyon ng lupa ang katatagan ng urea ay mahigpit na nakasalalay sa aktibidad ng microbial urease, isang nikel-dependent na enzyme na nakalagay sa mga mikroorganismo at inilabas sa lupa (Watson et al., 1994). Bukod dito, ang aktibidad ng urease ay maaaring magpatuloy sa lupa kahit na matapos ang pagkabulok ng mga mikroorganismo (Watson et al., 1994). Ang enzyme na ito ay catalyzes ang hydrolysis ng urea sa ammonium at carbon dioxide at ang aktibidad nito ay proporsyonal sa microbial biomass, na kung saan ay depende sa halaga ng organic na bagay at ang nilalaman ng tubig ng lupa. Ang ammonium ay maaaring manatili sa pormang ito bilang kapalit na cation o volatilized sa anyo ng amonya; maaari rin itong magsilbing isang substrate para sa proseso ng nitrification na binago sa nitrate. Kaya, para sa maikling panahon, ang urea pagpapabunga ay maaaring magresulta sa isang sabay-sabay na pagkakalantad ng mga ugat ng halaman sa urea, ammonium at nitrate (Mérigout et al., 2008b).

Higit sa lahat dahil sa volatilization ng ammonia at paglulusaw ng nitrayd, ang mabilis na hydrolysis ng urea ay hahantong sa isang nabawasan na availability ng N para sa nutrisyon ng halaman at sa mas mababang kahusayan sa paggamit ng urea fertilizers (Zaman et al., 2008). Kaya ang isa sa mga pinakagamit na istratehiya upang mabawasan ang mga emission ng ammonia mula sa urea fertilizer ay mag-aplay ng urease inhibitors. Bukod sa pagbagal ng urea hydrolysis, pinahihintulutan ng mga molecule na ito ang pagsasabog ng urea na malayo sa site ng application na pinapaboran ang katalinuhan nito bilang isang maayos na molekula ng mga ugat ng halaman.

Ang pinaka-maaasahan at nasubok na urease inhibitor ng lupa ay ang NBPT (trade name Agrotain®), na ang aktibidad ay nauugnay sa conversion sa kanyang oxidized form (Watson, 2005). Ang NBPT ay isang estruktural analog ng urea (Medina at Radel, 1988) na kumikilos sa halo-halong pagbabawal sa aktibidad ng urease (nadagdagan ang Km at nabawasan ang Vmax; Juan et al., 2009). Nagpakita ang mga dynamic na kalkulasyon ng Molecular na NBPT coordinate ang parehong mga nikel atoms ng urease na aktibong site at itinatali ang oxygen atom ng urea na nagmula sa carbamate (Manunza et al., 1999).

Ito ay hindi kakaiba upang makahanap ng mga formulation sa marketing na naglalaman ng yurya sa kumbinasyon ng urease inhibitor (Watson, 2005). Ang ebidensiyang pang-eksperimento ay ipinagkaloob na nagpapakita na ang aktibidad ng urease inhibitors ay maaaring maapektuhan ng mga kapaligiran na mga kadahilanan tulad ng pH (Hendrickson at Douglass, 1993), temperatura (Hendrickson at O'Connor, 1987), at nilalaman ng kahalumigmigan ng lupa (Sigunga et al., 2002; Clough et al., 2004).

Ang limitadong impormasyon ay magagamit sa mga physiological effect ng NBPT sa mga halaman (Watson and Miller, 1996; Cruchaga et al., 2011). Iniulat na ang ilang mga species ay nagpakita ng mga nakikitang sintomas ng toxicity kapag ang mga halaman ay itinuturing na urea at NBPT na may tuluy-tuloy na pag-unlad ng scorch ng dahon at necrotic leaf margin (Watson at Miller, 1996; Artola et al., 2011; Cruchaga et al. 2011). Cruchaga et al. (2011) iniulat na NBPT ay kinuha up ng mga gisantes at spinach Roots at inilipat sa mga dahon; kaya ang NBPT ay maaaring ipagbawal ang aktibidad ng endogenous leaf and root urease (Watson and Miller, 1996; Artola et al., 2011; Cruchaga et al., 2011; Ariz et al., 2012). Bukod dito ang glutamine synthetase activity at antas ng amino acid ay nabawasan sa pagkakaroon ng NBPT (Artola et al., 2011; Cruchaga et al., 2011). Ang lahat ng mga resulta ay nagpakita na ang urease inhibitor nakompromiso ang paggamit ng urea bilang isang pinagkukunan ng N para sa mga halaman, ngunit mayroon pa ring kakulangan ng kaalaman sa physiological at molekular na aspeto ng NBPT effect sa pagkuha ng pinagmulan N na ito.

Ang layunin ng kasalukuyang pananaliksik ay pag-aralan ang panandaliang epekto ng NBPT sa kapasidad ng mga halaman ng mais upang makakuha ng urea. Ang mga naunang pag-aaral mula sa aming grupo ay inilarawan sa vivo ng mataas na sistemang transportasyon ng urea sa mga root ng mais at nagpakita na ang urea ay mabilis na humihikayat sa pagkuha nito (Zanin et al., 2014). Samakatuwid, sa kasalukuyang trabaho ang pagkilos ng NBPT ay pinag-aralan sa pag-andar ng indukible na sangkap ng mataas na sistema ng pagpapalit ng affinity. Ang physiological data ay sinusuportahan ng pagtatasa ng mga pagbabago sa transcription ng mga gene na kilala na modulated ng urea.