世界首次證明植物源物質抑制土壤硝化作用的分子機制
2024/02/06 @國際
摘要
由日本NARO與農業化學研究公司Agrodesign Studio合作開發利用植物源物質抑制硝化現象的分子機制，硝化現象導致農田氮肥流出並導致溫室氣體排放，這項研究成果將有助於開發更安全、更有效的硝化抑制劑，以實現永續農業和環境保護。
示意圖
硝化現象即硝化細菌將氨轉化為硝酸，是全球氮循環中的一個重要過程，導致含有氨成分的氮肥被沖走農田，造成經濟損失和環境影響。硝化副反應會釋放溫室氣體一氧化二氮（N2O），造成環境問題。迄今為止，硝化抑制劑已作為化學合成材料廣泛開發使用，但現有劑對殘留性的擔憂和抑制機制不明等課題也很多。
本研究是利用在硝化細菌的羥胺氧化還原酶（HAO），並闡明了植物來源的胡桃醌抑制氮循環的機制。透過阻礙從負責硝化反應的HAO向細胞色素的電子傳遞來阻止硝化反應。這將是世界上第一個從分子層次揭示硝化抑制劑機制案例。
研究發現胡桃醌會透過剝奪 HAO 酶的電子來抑制硝化作用，硝化細菌無法利用氨單加氧酶(AMO)將氨轉化為羥胺。
這項研究成果在2023年發表在科學期刊《應用和環境微生物學》上，透過研究成果可以開發安全且高性能的新硝化抑制劑。期待透過新型硝化抑制劑有效利用氮肥和防止流失，減少溫室效應氣體的排放，為永續農業和環境保護做出貢獻。【延伸閱讀】- 減少碳排!全球第一研發出減氮肥且高產量的新型小麥品種
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