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一种蛋白质强化微颗粒肥料的营养活性机理

摘要

背景

设计了一种微颗粒肥料,用于控制养分释放的土壤局部施肥。以食品工业副产品或废弃物中的乳清蛋白、大豆分离物中的大豆蛋白和鸡蛋清粉中的蛋白为原料,对微颗粒基质进行强化。研究了蛋白质在两种不同模式土壤系统中分解和迁移微分子和大分子化合物的机理。评价了蛋白质强化肥料在玉米盆栽种子局部施肥中的应用潜力。

结果

研究表明,蛋白质在土壤中缓慢扩散,同时降解,并伴随着氨离子的释放。蛋白质和降解产物的最高浓度是在微颗粒附近发现的。在盆栽试验中,将微颗粒作为玉米种子的局部肥料。试验结果表明,与对照组相比,玉米根系密度有显著提高。

结论

食品工业的副产品或废物,如牛奶血清和大豆,可作为蛋白质的来源,无需预处理即可在土壤中降解。降解过程中会生成铵离子,铵离子可被植物作为氮源利用。肥料微颗粒应放置在离植物种子很近的地方,因为蛋白质浓度和氨离子在离微颗粒很近的地方达到最大值。

背景

在过去的几十年里,各种强化肥料被用于提高作物产量。特别引起人们兴趣的是生物刺激添加剂,包括:腐殖质物质、海藻提取物和含有氨基酸的产品[123.4].

腐殖质物质和海藻提取物含有植物生长激素,如生长素和赤霉素。由于植物会受到少量植物生长激素的影响,这些物质即使在少量的情况下也会对植物生长产生影响[23.5678].

以氨基酸为基础的生物刺激剂,是由藻类、玉米或大豆等植物蛋白质经化学合成而成[9].另一种来源是动物或植物蛋白质的化学或酶水解[510111213141516].

蛋白质水解产物主要由多肽、寡肽和氨基酸组成,但也可能含有碳水化合物、少量矿物元素、酚类和其他化合物。蛋白质水解物的详细化学特征取决于蛋白质的来源(植物和动物材料)。

蛋白质水解物刺激碳和氮代谢,调节氮的吸收。水解物中所含的生物活性肽可对激素活性产生影响[5].此外,蛋白质水解产物中的肽和氨基酸能够与土壤微量元素(如Cu、Fe、Mn和Zn)形成络合物和螯合物,有助于提高根系对养分的利用率和获取,提高根系密度[2171819].

蛋白质水解物作为植物根际和叶际微生物的营养物质也起着重要的作用。因此,它们影响土壤中存在的植物和微生物之间的相互作用[5].Corte和同事分析了通过热水解、化学水解和酶水解获得的不同蛋白质水解物,表明它们不会对土壤生态系统产生负面影响,并且可以在农业中用作氮源[20.].

几项研究报告了用于土壤或叶片处理以获得植物作物高产的蛋白质水解物的重大贡献。例如,Marfa和同事将从动物血红蛋白中获得的酶水解物应用于草莓植物生长的初始阶段[21].他们得到的结果表明,与对照组相比,水果的早期产量显著增加。Ertani和同事使用了苜蓿和水解肉粉两种不同的肥料,证明了蛋白质水解物不仅对植物生长有积极影响,而且对环境状况也有积极影响,因为它们提高了肥料效率,从而减少了农业生产中所需的肥料量[22].Colla和同事报告了植物源性蛋白水解物对玉米、番茄和矮豌豆的激素样活性、氮吸收和生长刺激的积极作用[23].Subbarao和同事观察到,施用水解蛋白可以增加水稻、小小米、萝卜和豇豆等作物的根系生长和叶面积[16].Liuciatelli及其同事指出,从豆类中提取的基于水解蛋白的生物刺激剂和从热带植物提取物中提取的另一种产品改变了生菜中促进植物生长的微生物群的组成[24].Popko和同事通过从羽毛中获得角蛋白水解物的制剂在叶片上的应用,证明了植物生物刺激的潜力[15].作者报告了与对照组相比,植物作物产量的增加,并指出,所测试的生物刺激素效率的提高源于角蛋白水解物中微量和宏量营养素的存在。

在本研究中,我们开发了一种以蛋白质为强化材料的微颗粒肥料,并将其嵌入到微颗粒中,无需进行化学或酶的预处理。这项研究有两个目的。首先,研究了蛋白质强化剂在土壤中的原位降解和养分在土壤中的迁移机制。其次,评价了蛋白质强化肥料在局部土壤施肥中的应用潜力。在经济、环境和技术方面,局部施肥是一种有吸引力的施肥技术。它可以有效地用于通过刺激根系增殖来操纵根系形态和提高养分吸收[25].

在这项研究中,我们使用了三种不同的蛋白质强化剂,它们来自于食品工业的副产品或废物,即牛奶血清、大豆和蛋清粉。蛋白质材料被嵌入以微颗粒形式制备的矿物磷酸盐基质中,其中包含从肉类工业废料中获得的煅烧和研磨的骨头。我们采用不同的分析方法来跟踪蛋白质在标准化土壤样品中的降解过程,以及微颗粒组分在两种不同土壤系统中的迁移。为了验证肥料对植物生长的积极作用,我们进行了微颗粒在盆栽玉米种子局部施肥的初步试验。我们确定了施肥对玉米生长初期根系密度和植株地上部分的影响。

结果

标准化土壤体系中流动离子含量

如上所述,使用了两种不同类型的标准化土壤:沙子(土壤I),它被认为是模拟有机质含量低的土壤,以及泥炭和沙子的混合物(土壤II),这是作为有机质含量丰富的土壤模型。为了测定两种体系中移动离子的含量,将未与微颗粒接触的空白土壤样品在去离子水中提取,然后用离子色谱法分析得到的提取物。分析结果见表1

表1三次试验(土壤I、土壤II)中对照样品去离子水中离子的平均浓度(μg / g);无蛋白颗粒释放到水环境中的离子平均浓度(μg / g颗粒)。

两种模式土壤均含有大量的硫酸盐阴离子\(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-} \);土壤II富含钙2+离子。此外,两种土壤中几种不同离子的检出量均较小,而磷酸盐离子的检出量均低于检出水平。

微颗粒离子在水中的迁移率

为了测定离子组分在水环境中的迁移率,将不含蛋白质强化剂的微颗粒用去离子水覆盖。采集上清液样品,离子色谱法进行浓度分析。在三重实验中释放的离子的平均质量与微颗粒的质量是归一化的。结果见表1.可以看到,有几个离子被释放到水环境中:Na+K+\(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-} \),含量最高(即每克微颗粒大于1 μg),\(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{3-} \)每g微颗粒含量约为0.5 μg,钙含量较低2+、镁2 +\(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-} \)和Cl.溶液的pH值为8.6,这来自于基质中可移动的羟基离子。这表明基质内部为碱性环境,有利于蛋白质的逐渐降解。

微颗粒组分在土壤中的迁移力

用乳清分离蛋白强化的微颗粒

将不含乳清分离蛋白的强化肥料微颗粒与土壤i接触,在与微颗粒不同距离和不同时间间隔下,用Lowry法测定土壤中蛋白质含量和pH值的典型结果如图所示。1.可以观察到,在微颗粒正附近的土层1中,蛋白质浓度在48 h后达到最大值。蛋白质的浓度随着与微颗粒距离的增加而迅速下降,并在最后一层消失4(未显示)。此外,蛋白质的浓度随着时间的推移而降低,这是由其降解引起的。后者是通过增加\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)浓度随时间的变化,如图所示。2,其中的过量浓度\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)描述了与微颗粒接触的土壤提取物中的离子。此外,在不同时间间隔获得的土壤1层提取物中蛋白质强化剂的分子量变化,如图所示的SEC-HPLC色谱图所示。3.

图1
图1

从与乳清分离蛋白强化的微颗粒距离不同的三层土壤(第1层:0-1.5 cm,第2层:1.5-3 cm,第3层:3 - 4.5 cm)中提取的平均蛋白质浓度随时间的变化

图2
figure2

的平均过量浓度的变化\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)从与乳清分离蛋白强化的微颗粒周围的土层1中提取的离子随时间的变化;空白土壤样品(不存在微颗粒)中的离子浓度从存在微颗粒时测量的浓度中减去

图3
图3

土壤标准溶液和提取物的SEC-HPLC色谱图。一个以乳清分离蛋白为标准品,72 h后从1层土壤中提取;b从不同时间间隔的土层中提取1

SEC-HPLC分析证实,该蛋白在48 h后达到最高浓度,随后该蛋白的峰值逐渐消失。对于120 h后采集的样品,图谱后部出现了额外的峰,这些峰可以被分配给蛋白质降解和小分子产物\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)离子。

与蛋白质材料相比,土壤提取物中其他离子的浓度更快地达到最大值(即24小时后),并且传播得更远,这源于固体基质中小离子的更高扩散率。K的迁移速率的图解+见补充资料,图S1.与含有蛋白质和不含蛋白质的微颗粒接触的土层1提取物以及空白土壤提取物中的离子浓度如图所示。4.可以观察到,分离蛋白也是Mg的来源2 +.此外,少量过量的Ca2+与不含蛋白质的微颗粒相比,观察到离子。很明显,K的离子+而且\(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{3-} \)从微颗粒基质中释放(即从煅烧的骨骼中),它们不存在于强化剂中。迁移的效果\(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-} \)微颗粒基质中所含的离子没有显示出来,因为它们也存在于银行土壤样品中(表1).

图4
装具

168 h后1土层提取物中离子的平均浓度;空白样品不与该微颗粒接触,样品与该微颗粒接触后不含该蛋白,并与该微颗粒加有乳清分离蛋白

用大豆分离蛋白强化的微颗粒

用大豆分离蛋白强化的微颗粒进行了类似的实验。所得结果如图所示。56而且7.土壤1层提取物的平均蛋白质浓度在48 h后达到最大值(图2)。5),与观察到含有乳清分离蛋白的微颗粒相似。

图5
figure5

从与大豆分离蛋白强化的微颗粒距离不同的三层土壤中提取的提取物中,平均蛋白质浓度随时间的变化。2

图6
figure6

的平均过量浓度的变化\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)从大豆分离蛋白强化的微颗粒周围的土层1中提取的离子随着时间的推移而增加(与图。3.

图7
figure7

土壤标准溶液和提取物的SEC-HPLC色谱图。一个大豆分离蛋白作为标准品,72 h后从1层土壤中提取;b从不同时间间隔的土层中提取1

这些变化\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)离子浓度随时间的变化如图所示。6.数量\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)与乳清分离蛋白强化的微颗粒相比,大豆分离蛋白强化的微颗粒释放的离子更高,但释放动力学较慢。的大幅增长\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)浓度发生在测量的168小时,而在用乳清分离蛋白强化的微颗粒的情况下,它对应于120小时(比较图。2和无花果。6).

从含有大豆分离蛋白的微颗粒周围的土层1中提取的各成分的分子量随时间的变化如图所示的SEC-HPLC色谱图。7a、b。

SEC-HPLC分析表明,48 h后蛋白浓度达到最高,随后蛋白物质对应的峰消失(图2)。7b).与分离蛋白标准相比,可以观察到缺乏对应于大分子量组分的峰(图。7a).这表明它们在所研究的时间间隔内没有通过土壤扩散。还可以观察到,与乳清蛋白相比,大豆分离蛋白中大分子的分子量更高。3.).

离子分析结果如图所示。8与图中所示非常相似。4对添加乳清蛋白的微颗粒进行实验。

图8
figure8

168 h后1土层提取物中离子的平均浓度;空白样品不与微颗粒接触,样品与微颗粒接触后不含该蛋白,与微颗粒加大豆分离蛋白

用蛋白粉强化的微颗粒

最后,研究了蛋白粉强化微颗粒对蛋白质物质在土壤中的迁移。在这种情况下,蛋白质到达土层1相对较快,比其余的强化剂快,但蛋白质量没有随着时间的推移而减少。这表明蛋白质没有降解。这可能是由于蛋清粉在水中的溶解度很低。该现象已被证实\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)浓度分析表明,过量的浓度\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)离子含量很低。SEC-HPLC分析显示,在168小时的时间间隔内,蛋白质在土壤中的扩散相对较快,蛋白质没有降解(蛋白质峰面积在48 - 168小时之间保持不变)。

鸡蛋蛋白在土壤中浓度的变化,过量浓度\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)离子和SEC-HPLC分析结果如图所示。年代2,年代3.,年代4和S5在补充材料中。

微颗粒组分在土壤中的流动性II

对富含有机质的土壤II也进行了试验。乳清蛋白通过土壤运输的典型例子如图所示。9.该蛋白在土层中的分布与土壤I的分布相似,但其浓度较低。这可以解释为有机物的存在,它可能阻碍蛋白质的扩散,以及刺激蛋白质的微生物分解。

图9
figure9

从与乳清分离蛋白强化的微颗粒距离不同的三层土壤II层中提取的平均蛋白质浓度随时间的变化(与图。2

玉米种植盆栽试验

用乳清和大豆蛋白强化的微颗粒对玉米种子进行局部施肥。微颗粒被放置在距离种子2厘米的地方。该距离是在对蛋白质在土壤中的迁移进行分析的基础上选择的,结果表明,蛋白质和降解产物的数量随着与微颗粒距离的增加而减少。从种子中提取的玉米植株在种植33天后收获,并进行质量分析。分析结果如图所示。10得了。用添加乳清分离蛋白的微粒施肥的玉米植株平均干根质量最大,为2.83 g / g。

图10
图10

不同试验变体的干质量:一个)的词根;b)植物的地上部分;c)播种后33天内植株根系与地上部分的质量比(BBCH14)

与未添加蛋白质的植物相比,添加了乳清蛋白的植物根干质量增加了37.2%,而添加了大豆蛋白强化剂的植物根干质量增加了18.9%。所进行的方差分析表明,两种蛋白质强化肥料对根系干质量的影响具有统计学意义(图2)。10一个)。

此外,还测定了植物地上部分的干质量(图2)。10b).蛋白质强化剂的施用对该部位的生长也有积极的影响。用乳清分离蛋白强化的微粒施肥的玉米植株地上部分的质量最大。从该来源收获的植物的平均干质量比没有蛋白质强化剂的植物高14.8%。但方差分析显示,添加蛋白质强化剂对播后33天植株地上部分干质量的影响不显著(BBCH14)。仅在对照变异(不施化肥)植株与施化肥的其他变异植株之间观察到统计学上的显著差异。

施用肥料对根系生长的影响也被量化为根系与植株地上部分的质量比。该比值是水和养分的可利用性及其对根系生长影响的一个指标。在这种情况下,乳清分离蛋白强化肥料也取得了最好的效果。该强化剂对植物生长的促进作用已在田间条件下得到成功验证[26].

讨论

对水环境中微颗粒基质中离子迁移率的分析表明,大部分的硫酸钠和钾离子从基质中释放出来。结果表明,在煅烧骨中还含有少量磷酸盐离子,钙离子是可移动的。分析表明,这种微颗粒是来自煅烧骨的羟基离子的来源。这导致了微颗粒环境的轻微碱化(图。2).

在水环境中具有流动性的微颗粒基质中所含的离子在土壤中也具有流动性(图2)。4);因此,它们可以作为植物的常量营养素(如钾离子、少量磷酸盐和钙离子)。微颗粒中所含的蛋白质在固体基质中扩散缓慢——在所研究的时间间隔内,它们实际上并没有达到距离微颗粒3厘米以上的距离(图2)。15而且9).蛋白质在土壤中扩散并降解,这可能是由土壤中存在的微生物引起的。微粒内部pH值中等偏碱性的环境有望促进降解过程。蛋白质在土壤中的降解动力学也较慢。的\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)72-168 h后,蛋白降解产物离子从微颗粒中释放出来。这种延迟可以作为种子萌发的积极刺激,在播种后几天开始。乳清蛋白的降解速度最快,大豆蛋白的降解速度较慢,蛋粉中蛋白的降解速度非常慢。在后者的情况下,降解过程可能是由于蛋粉在水环境中的溶解度差。所报道的蛋白质扩散和降解趋势对于所调查的两种模型土壤系统都是有效的,即由沙子组成的,以及沙子和泥炭(土壤I和土壤II)。与土壤I相比,微颗粒附近的土壤II中的蛋白质浓度较低(图1)。1和无花果。9),这可能是由于扩散障碍,也可能是由于蛋白质在有机质到达土壤中的降解增强。在所有情况下,扩散路径都很短,因此微颗粒应该放在植物种子的正下方。

盆栽试验结果表明,蛋白质强化剂对根系密度有积极影响。乳清蛋白强化剂的效果最好。大豆蛋白强化的微颗粒也有积极的影响。这证明了食品工业的副产品或废物,如牛奶血清和大豆,可以直接用于强化肥料,而不需要事先处理。蛋白粉可以在水解预处理后使用,但这将涉及额外的费用。

结论

研制了一种用于局部土壤施肥的蛋白质强化微颗粒肥料。该颗粒的基质由食品工业提供的煅烧骨组成。廉价产品是食品工业的副产品或废物,如牛奶血清和大豆,是蛋白质的来源,无需事先进行化学或酶预处理,就可以在土壤中容易降解。蛋白质降解诱导铵离子的形成,铵离子可被植物作为氮源利用。蛋白质浓度的最大值和\(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+} \)离子与微颗粒的距离非常近,因此,肥料微颗粒应放置在与植物种子直接接近的地方。微颗粒基质也是离子微量元素的来源:钾、硫酸盐离子由于煅烧骨头的存在,作为生产后的废物获得,少量磷酸盐离子也被释放出来。

虽然局部施肥与播种结合在土壤中引入了少量的肥料,但微颗粒的位置可以使肥料成分在正确的时间和浓度对植物有效。在本研究中,试验肥料剂量为30 kg ha−1(0.33克锅−1)每株玉米向土壤中施肥0.33克。该剂量施入土壤的N、P、K和S相对于发芽玉米籽粒的质量(千粒质量= 264 g)来说非常少,但足以对新生根系的集约生长和发育产生影响。试验结果证实,乳清肥和大豆蛋白强化肥对根系干质量均有显著的正向影响。但乳清蛋白强化剂的使用效果最好。蛋清粉中的蛋白质在研究时间间隔内没有在土壤中降解。

方法

材料

三种不同来源的蛋白质被用作强化剂:从牛奶血清中分离出的乳清蛋白(从Olimp Labs购买),大豆分离蛋白和鸡蛋清粉(都是从Bulk powder购买的)。蛋白质材料的组成见表2

表2蛋白质强化剂的主要成分

微颗粒的制备

该微颗粒的基质由煅烧的骨头组成,这些骨头是从屠宰场运送的动物骨头经过焚烧和研磨后获得的。基质的元素组成为:P 137.0, Na 4.0, K 30.0, Mg 145.3, Ca 474.4 [Mg g−1], N 3.2 [mg g .−1], Fe 1.0, Mn 6.5, Zn 0.8, Cu 3.2 [μg g .]−1].强化微颗粒含有2% w/w的蛋白质物质。

基质成分在v型流动混合器中搅拌2小时,搅拌速度为10转/分。使用平底造粒机定期对得到的混合物进行造粒。以18% w/w左右的水作为粘结液,粒度在1 ~ 3 mm范围内变化。生产方法受专利申请保护[27].

土壤系统特征

使用了两种标准化土壤体系,即由粒径为0.1-0.5 mm的干燥沙子组成的模型土壤I(由波兰PPKiUG Kruszgeo SA提供)和由沙子和pH值的泥炭混合物组成的模型土壤II5.5-6.5(由Planta Sp. z o.o,波兰提供)在“干燥”条件下按比例(7:1 w:w)均质。

土壤特征I: pH值= 6.26,有机质含量低(< 1% w/w),微量元素P、K、Mg: P含量低2O5- 4.58 mg, K2O - 2.19毫克,mg - 1.83毫克每100克土壤。

土壤特性II: pH值= 6.12,有机质含量10.78% w/w,常量元素P、K、Mg: P2O5- 11.2 mg, K2O - 4.39毫克,mg - 29.66毫克每100克土壤。

土壤I和土壤II掺水量均为持水量的50%;土壤I为20% w/w,土壤II为40% w/w。

离子浓度的测量

离子浓度的测定采用离子色谱系统Dionex 5000+配有电导检测器。采用尺寸为250 × 4 mm的Dionex AS9 HC色谱柱和尺寸为50 × 4 mm的Dionex AG保护柱测定阳离子浓度。测量条件为:18mm Na水溶液2有限公司3.作为洗脱液,流速1ml min−1,烘箱温度30°C,抑制ASRS 4 mm,电流45 mA,进样量25 μL,检测器温度35°C。

采用尺寸为250 × 5 mm的Dionex CS 16色谱柱和尺寸为50 × 5 mm的Dionex CG16保护柱测定阴离子浓度。测定条件为:以30 mM甲烷磺酸水溶液为洗脱液,流速1.4 mL min−1,烘箱温度40℃,抑制器CSRS 4 mm,电流123 mA,进样量5 μL,检测器温度40℃。

尺寸排除(SEC)分析

使用日立(Merck)色谱系统,带紫外检测器和数据站,分析蛋白质强化剂分子量随时间的变化。色谱柱为TSKgel SuperSW3000 (TOSOH),尺寸为300 × 4.5 mm,保护柱为3 cm × 4.5 mm,床层粒径为4 μm。测量条件为:磷酸盐缓冲液pH为7,流速0.2 mL min−1时,测量温度为22℃,注射量为20 μL。用检测器在波长280 nm处记录色谱图。

水中微粒离子迁移率的测量

将0.5(±0.005)g的微颗粒放入玻璃容器中,并覆盖6 mL去离子水。溶液在室温下用磁力搅拌器搅拌24小时。然后,提取上清样品,进行离子浓度分析。实验重复进行三次,每次都使用新鲜的微颗粒。

将0.2 g微颗粒与5.0 mL去离子水接触,测定羟基在水环境中的迁移率。溶液在室温下搅拌30分钟。使用pH电极(Mettler Toledo InLab Ultra-Micro pH)测量上清液pH。

微颗粒组分在土壤中的运移测定

每次实验使用7个相同的15ml气缸,带一个活塞,侧壁上有一个米制刻度。在每个圆柱体的底部放置一个与蛋白质材料强化的微颗粒(0.5 g质量)。接下来,将土I或土II填充到4.5厘米高的圆柱体中,用保鲜膜密封,并垂直固定。

随后,以7次间隔,即:1、6、24、48、72、120、168小时后,将钢瓶排空。每隔一段时间,在距离微颗粒三种不同距离处取5ml土层:0-1.5 cm(土层1),1.5-3.0 cm(土层2),3.0-4.5 cm(土层3),4.5-6(土层4)。接下来,每个土壤样品放入玻璃瓶中,与6 mL 0.1 M NaCl溶液混合。加入NaCl盐,提高溶液的离子强度,改善了蛋白质的溶解性,提高了蛋白质从基质中提取的效率。用涡流搅拌小瓶的内容物约。30秒,然后用磁力搅拌器使混合物均匀10分钟。样品被允许沉淀。然后通过注射器过滤器过滤上清液并进行成分分析。用离子色谱法测定样品中的离子浓度,用SEC-HPLC法分析样品组分分子量的变化,用Lowry法测定蛋白质浓度。对添加了蛋白质强化剂(乳血清分离物、大豆分离蛋白和蛋清粉)和不添加蛋白质添加剂的微颗粒进行了试验。

另外,对土壤I和II的空白样品进行提取。用与微颗粒接触的方法分析土壤样品的提取物。

盆栽实验

盆栽试验在一个容量为3公斤的盆栽室内进行试验采用完全随机设计,每个变异各5个重复。测试中使用了四种变体:

P0 -对照型(不施肥);

P1 -由不含蛋白质强化剂的微颗粒基质受精;

P2 -由乳清分离蛋白强化的微颗粒受精;

P3 -由大豆分离蛋白强化的微颗粒受精。

在盆栽试验中,使用了从FarmSaat AG购买的5 EH Farmgigant A6R4131, RWA Raiffeisen Ware Austria AG Betriebsstaette Lannach(粮农组织250)(千粒种子质量= 264克)的合格玉米种子播种材料。一粒种子种在4厘米深的地方。将直径为2 - 3 mm的微颗粒置于玉米种子下2cm处,剂量为0.33 g−1(植物密度为90,000株公顷−1,相当于每公顷施肥30公斤)。试验使用模型土壤II(沙子和泥炭),湿度恒定为最大持水能力(WHC)的50%,与质量运输测量中使用的相同。天然土壤的结构具有很强的异质性,因此可以预期蛋白质及其降解产物的扩散速率可能依赖于环境。在本研究中,为了保证实验的重现性,采用了结构均匀性较高的人工土壤(即土II)。

播种后33天收获(BBCH14)。植物的根和地上部分被清洗和干燥,以确定干质量。基于方差分析,采用Statistica 10.1软件对结果进行统计学评价,差异显著性水平为0.05。测量和统计评估由Natalia matokk博士完成。

数据和材料的可用性

本研究中使用和/或分析的数据集可根据合理要求从通讯作者处获得。

缩写

答:

吸光度

BBCH14:

播种后33天植株地上部分的干质量

P0:

对照型(不含化肥)

P1:

用不含蛋白质强化剂的微颗粒基质受精

P2:

用乳清分离蛋白强化的微颗粒受精

P3:

用大豆分离蛋白强化的微颗粒受精

转:

每分钟转数

SEC-HPLC:

阻垢高效液相色谱法

t

时间

% w / w:

质量百分比

xp

蛋白质质量分数

x离子

无机离子的质量分数

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下载参考

确认

不适用。

资金

该研究得到了波兰国家研究与发展中心(项目BIOSTRATEG1/270963/6/ NCBR/2015)的支持。

作者信息

从属关系

作者

贡献

发起和设计研究:DA, WP, MB。进行实验:MO, MK, MP, RB, NM, PA。分析数据:MO, MK, RB, NM, MB。撰写论文:DA, PA, WP。编辑批准最终稿:DA, WP。作者阅读并批准最终的手稿

相应的作者

对应到这样决定

道德声明

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者宣称不存在利益竞争。

额外的信息

出版商的注意

施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

补充信息

附加文件1:

稿件补充资料包括5位数字:图S1- K的平均浓度+离子随时间在土壤I;数字S2-S5描述了蛋白粉强化肥料中蛋白质和离子在土壤I中的扩散过程。

权利和权限

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引用本文

Olbrycht, M., kozodziej, M., Bochenek, R.。et al。一种蛋白质强化微颗粒肥料的营养活性机理。BMC植物生物学20.126(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-02340-4

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关键字

  • 土壤中的扩散
  • 玉米施肥
  • 蛋白质强化肥料