농업에서 질소 (N)는 식물 성장을 개선하는 가장 중요한 영양소 중 하나이며 비료 형태로 적용됩니다. 식물은 암모늄 형태로 질소를 섭취 할 수 있습니다 (NH 4 ) 및 질산염 (No
일단 먹이를 먹으면,이 미생물들은 질산염을 방출한다 다시 토양으로. 암모늄과 비교하여 질산염은 토양에서 지하수로 쉽게 침출됩니다. 이것은 잠재적 인 건강 위험을 만듭니다 식수의 품질을 낮추어 인간에게 및 레크리에이션 워터 . 또한, 아산화 질소로 전환 될 수 있습니다 (n 2 o), 지구 온난화가있는 온실 가스 Co
이들 미생물이 이용 가능한 질소, 소위 질화 억제제를 사용하는 것을 방지하는 화합물 , 20 세기에 개발되었으며 일반적으로 현장에 적용될 때 화학 비료에 묶여 있습니다. 그러나이 과정에 영향을 미치는 미생물 플레이어에 대한 지식은 새롭고 다양한 미생물의 발견을 포함하여 빠르게 발전하고 있습니다. 대안적이고 최적의 최적의 질소 관리 전략을 탐색 할 수 있도록, 이러한 미생물이 질소를 처리하기 위해 사용하는 다양한 생화학 적 경로와 농업에서의 상대적 중요성과 질화 억제제의 가능한 행동 방식에 대한 지식에 대한 정교한 개요는 생체 공학에서 현재 의견에 공개되었습니다. (Beeckman et al. 2018).
미생물의 3 가지 주요 그룹은 이용 가능한 질소를 위해 식물과 경쟁합니다 :암모니아 산화 박테리아 (AOB), 암모니아 산화 archaea (AOA) 및 Comammox 박테리아. 그들은 모두 암모니아 산화, 즉 암모니아를 아질산염으로 전환하는 것을 수행합니다 (No
AOB의 경우, 암모니아가 처음 하이드 록 실 아민으로 전환 된 것으로 생각되었다 (NH 2 OH) AMO 효소에 의해 HAO 효소를 통해 아질산염으로. 이 2 단계 과정은 최근 산화 질소 (NO)가 의무적 인 중간체 일 수 있기 때문에 최근에 논쟁을 벌였으며, 세 번째 미확인 효소의 존재가 NO
AMO 효소는 3 개의 빌딩 블록 또는 서브 유닛 (AMOA, AMOB 및 AMOC)으로 구성되며, 여기서 AMOB 서브 유닛은 암모니아에 결합하여 질산 억제제의 주요 표적 인 것으로 여겨진다. 이 서브 유닛은 AOA에서 보존되지 않으므로 억제제의 다른 작용 방식이 제안됩니다. 여기서, 네 번째 서브 유닛 (AMOX) 또는 AMOC는 암모니아 산화 활동을 담당 할 수 있지만 더 나은 진술을하려면 더 많은 생화학 적 분석이 필요합니다.
Comammox 박테리아는 AOB로부터 수평 유전자 전달을 통해 AMO 및 HAO 효소를 암호화하는 유전자를 얻습니다. 수평 유전자 전달 (HGT)은 생식없이 단세포 유기체 사이의 유전자의 전이입니다. 예를 들어, 항생제 내성의 확산을 유발하는 동일한 메커니즘입니다. AOB에서 Comammox 박테리아까지 의이 HGT를 통해 Comammox 박테리아는 질산화 억제제에 대해 유사한 감도를 가질 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 유전자 코드에 대한 관찰과 암모니아를 처리하는 방법에 따라 차이가 예상됩니다. AOB, AOA 및 COMAMMOX 박테리아의 모든 차이는 이러한 미생물이 다른 환경 조건에 적응 함을 나타냅니다.
그들이 그들의 환경에 적응하는 방식은 그들의 존재와 활동에 영향을 미칩니다. 예를 들어, AOA는 일반적으로 농업 토양에서 AOB보다 더 풍부하며 암모니아에 대한 친화력도 더 높습니다. 이것은 그들이 AOB, 특히 낮은 질소 농도에서 이점이 있음을 의미합니다. AOB가 암모니아로 빠르게 포화되어 있기 때문에 풍부함은 일반적으로 높은 질소 농도에서 더 많이 증가합니다. 이것은 질소가 풍부한 토양에서 AOB에 대한 더 중요한 역할을 나타낼 수 있지만, AOA는 여전히 최대로 암모니아를 섭취하여 식물의 뿌리와 경쟁하고 있음에 주목해야합니다.
토양 프로파일을 볼 때, AOB와 Comammox 박테리아의 상대적 중요성은 아마도 AOB가 상단 층에서 더 풍부하고 토양의 Comammox 박테리아가 더 깊은 역 관계를 따릅니다. 반면에 AOA는 일반적으로 중간 토양층에서 더 중요합니다. 토양 질소 농도가 떨어짐에 따라 온도가 증가하고 성장 계절이 끝날 때까지 AOA 및 Comammox 박테리아의 중요성은 더욱 증가 할 수 있습니다.
이러한 발견은 이러한 특수한 미생물에 의해 질소의 사용을 차단하는 상이한 유형의 억제제에 대한 감수성의 변화가 질소를 처리하는 방법뿐만 아니라 어떻게 그리고 어디에서 감지하는지에서 발생할 수 있음을 나타낸다. 새로 발견 된 미생물의 이것과 가능한 중요한 역할은 현재 이용 가능한 억제제에 대한 차선 효율을 시사한다. 따라서, 저자는 모든 미생물 그룹을 표적으로하는보다 일반적인 억제제 (또는 억제제 혼합물)의 효과가 더 오래 지속될 수 있고 저항력을 발달시킬 수 있다고 주장한다.
.그곳에 도착하기 위해서는 모든 플레이어의 상대적 중요성을보다 상세하게 매핑하기위한 연구와 이러한 미생물에 의해 생화학 적 및 효소 적으로 처리되는 방법을 설명하려는 연구에서도 연구에 투자해야합니다. 따라서 토양에서 미생물 활동을 제어하는 것은 작물 생산성을 향상시키고 농업이 환경에 미치는 영향을 낮추기 위해 21 세기의 가장 흥미로운 대상 일 수 있습니다. 미생물 - 세상을 공급하고 자연을 보호하기위한 완벽한 목표.
이러한 결과는 농업 토양의 질산화라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다 :최근 생명 공학의 현재 의견 에 발표 된 영향, 행위자 및 완화. . 이 작업은 Ghent University의 Fabian Beeckman, Hans Motte 및 Tom Beeckman과 VIB Plant Systems Biology에 의해 수행되었습니다.
