Language
Country/Area
No result found
От азота к аминокислотам: как микроорганизмы помогают растениям усваивать азот?
В природе азот является жизненно важным элементом, необходимым для роста и развития растений. Однако растения не могут напрямую использовать азот в форме газообразного азота (N2). Это позволяет микроорганизмам играть ключевую роль в поглощении и использовании азота. Микроорганизмы используют процесс, называемый азотфиксацией, для преобразования азота в формы, которые могут усваиваться растениями, такие как аммиак (NH4+) и нитрат (NO3−). Этот процесс не только улучшает здоровье растений, но и повышает устойчивость сельского хозяйства.
Поглощение азота необходимо для роста растений, и микроорганизмы поддерживают этот процесс.
Процесс преобразования азота
Растения усваивают азот из почвы в основном через корневую систему в форме нитратов и аммиака. В здоровых почвах нитрат обычно является основной формой доступного азота, тогда как на лугах и затопленных анаэробных почвах, таких как рисовые поля, может преобладать аммиак.
Корни растений влияют на содержание различных форм азота, изменяя pH почвы и выделяя органические соединения или кислород, тем самым стимулируя активность микроорганизмов, способствующих преобразованию различных азотистых веществ. Ионы аммония в корнях растений попадают в растение через белки-транспортеры аммиака, тогда как нитраты поглощаются различными белками-транспортерами нитратов.
Как растения перерабатывают азот
Азот транспортируется в основном через ксилему, откуда он доставляется в другие части растения в форме нитратов, растворенного аммиака и аминокислот. В большинстве случаев восстановление нитратов происходит в основном в листьях растений, тогда как корни захватывают лишь небольшое количество нитратов для восстановления. Независимо от процесса абсорбции или синтеза, аммиак в конечном итоге включится в аминокислоты через путь глутаматсинтетазы-глутаматсинтетазы (GS-GOGAT).
Транспортировка и преобразование азота не только необходимы для роста растений, но и влияют на здоровье всей экосистемы.
pH и ионный баланс
Всякий раз, когда нитрат восстанавливается до аммиака, растение должно поддерживать баланс pH окружающей среды, что часто означает выделение ионов OH− или их нейтрализацию органическими кислотами. Это делает почву вокруг растений, поглощающих нитраты, щелочной. Для поддержания ионного баланса растения должны поглощать NO3−, что сопровождается поступлением или выделением отрицательно заряженных анионов с положительно заряженными катионами. Например, такие растения, как томаты, поглощают ионы металлов, таких как калий (K+), натрий (Na+), кальций (Ca2+) и магний (Mg2+), чтобы сбалансировать поглощение нитратов.
Эффективность использования азота
Эффективность использования азота (ЭИА) — это доля азота, которую растения способны усвоить и использовать. Повышение эффективности использования азота и удобрений имеет решающее значение для устойчивого развития сельского хозяйства, снижения загрязнения (например, стока удобрений) и производственных затрат при одновременном повышении урожайности. Показатель NUE сельскохозяйственных культур во всем мире, как правило, ниже 50%, что побуждает ученых искать пути повышения эффективности использования азота за счет улучшения удобрений, улучшения управления посевами, селекции и генной инженерии.
Повышение эффективности использования азота и удобрений является серьезной проблемой в устойчивом сельском хозяйстве.
Понимая важную роль микроорганизмов в усвоении азота растениями и связанных с этим физиологических процессах, можем ли мы найти более инновационные способы улучшения сельскохозяйственного производства и устойчивости?
