मूत्र एंजाइम अवरोधक NBPT

नाइट्रोजन उर्वरक के रूप में यूरिया दुनिया की कृषि में सबसे महत्वपूर्ण उर्वरक है। हालांकि, मिट्टी में यूरिया एंजाइम द्वारा नाइट्रोजन की बड़ी मात्रा में विघटित करने और यूरिया नाइट्रोजन की उपयोगिता दक्षता को कम करने के लिए मिट्टी में यूरिया तेजी से विघटित होता है। इसी समय, यूरिया के हाइड्रोलिसिस के कारण, मिट्टी में अमोनिया की एकाग्रता बढ़ जाती है। यह बीज के अंकुरण और पौधों के लिए विषाक्त है। यूरिया के हाइड्रोलिसिस को बाधित करने के लिए एक मूत्र एंजाइम अवरोधक का उपयोग उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए महत्वपूर्ण तरीकों में से एक के रूप में प्रस्तावित किया गया है। मूत्र एंजाइम अवरोधक अमोनिया के विघटन को कम करने के लिए सतह निषेचन (यूरिया) की प्रभावकारिता को बढ़ा सकते हैं।

एनबीपीटी मूत्र एंजाइम अवरोधकों की निम्नलिखित विशेषताएं हैं: एनबीपीटी में आम मिट्टी और जलवायु परिस्थितियों में उच्च मूत्र एंजाइम निरोधात्मक गतिविधि होती है। एनबीपीटी बीज विषाक्तता के जोखिम को कम कर सकता है, अमोनिया वाष्पीकरण को कम कर सकता है और फसल की उपज और प्रोटीन सामग्री को काफी हद तक बढ़ा सकता है। एनबीपीटी का लोगों, फसलों, और फसलों का उपभोग और उपभोग करने वाले लोगों पर कोई हानिकारक प्रभाव नहीं है।

NBPT

अनुप्रयोगों: ठीक रासायनिक संयंत्र।
उत्पादन की स्थिति: पानी, बिजली, भाप और अन्य सार्वजनिक कार्य सुविधाएं होनी चाहिए।

कृषि में यूरिया अवरोधकों के व्यापक उपयोग के बावजूद, नाइट्रोजन (एन) के ऊपर और आत्मसात होने पर उनके प्रभाव पर बहुत कम जानकारी उपलब्ध है। इस काम का उद्देश्य शारीरिक और ट्रांसक्रिप्शनल स्तर पर अध्ययन करना था, हाइड्रोपोनिक रूप से विकसित मक्का के पौधों में यूरिया पोषण पर एन- (एन-ब्यूटाइल) थियोफॉस्फोरिक ट्रायमाइड (एनबीपीटी) के प्रभाव। पोषक तत्व समाधान में एनबीपीटी की उपस्थिति एक एन-स्रोत के रूप में यूरिया का उपयोग करने के लिए पौधों की क्षमता को सीमित करती है; यह यूरिया उठाव की दर में कमी और 15N संचय द्वारा दिखाया गया था। उल्लेखनीय रूप से, ये नकारात्मक प्रभाव केवल तब प्रकट हुए जब पौधों को यूरिया के साथ खिलाया गया था, क्योंकि एनबीपीटी ने नाइट्रेट-खिलाए गए पौधों में 15N संचय को नहीं बदला था। नाइट्रेट या अमोनियम के साथ उगाए जाने वाले पौधों पर कोई प्रभाव नहीं होने पर एनबीपीटी ने अरबिडोप्सिस पौधों के विकास को बिगड़ा। यह प्रतिक्रिया संबंधित थी, कम से कम भाग में, उच्च आत्मीयता यूरिया परिवहन प्रणाली पर एनबीपीटी के प्रत्यक्ष प्रभाव के लिए। यूरिया उठाव पर एनबीपीटी के प्रभाव को अरबिडोप्सिस ओवरएक्सप्रेसिंग ज़मदुर 3 और डूर 3-नॉकआउट की लाइनों का उपयोग करके मूल्यांकन किया गया था; परिणाम बताते हैं कि न केवल परिवहन बल्कि यूरिया आत्मसात भी अवरोधक द्वारा समझौता किया जा सकता है। इस परिकल्पना को यूरिया के अधिक संचय और एनबीपीटी-उपचारित संयंत्रों में अमोनियम सांद्रता में कमी से प्रबलित किया गया था। इसके अलावा, ट्रांसक्रिप्शनल विश्लेषणों से पता चला है कि मक्का जड़ों में NBPT उपचार गंभीर रूप से मूत्र-एन आत्मसात और अमोनियम परिवहन के साइटोसोलिक पथ में शामिल जीन की अभिव्यक्ति को बिगड़ा। एनबीपीटी ने यूरिया से प्रेरित प्रतिलेखन कारक के लिए जीन कोडिंग की अभिव्यक्ति को भी सीमित कर दिया और संभवतः इसके अधिग्रहण के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। यह कार्य इस बात का प्रमाण देता है कि एनबीपीटी मक्का के पौधों में यूरिया पोषण के साथ-साथ बाढ़ को कम करने के साथ-साथ निम्नलिखित आत्मसात मार्ग को भी बाधित कर सकता है।

परिचय

यूरिया दुनिया में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला नाइट्रोजन (एन) उर्वरक है, जिसकी वार्षिक मात्रा 50 मिलियन टन से अधिक है, जो दुनिया के 50% से अधिक एन उर्वरक की खपत (अंतर्राष्ट्रीय उर्वरक उद्योग संघ, 2008) के लिए है। पिछले दशकों के दौरान यूरिया उर्वरक के उपयोग में अविश्वसनीय वृद्धि मुख्य रूप से इसकी प्रतिस्पर्धी कीमत और उच्च एन सामग्री (द्रव्यमान का 46%) के कारण हुई है, जो परिवहन और वितरण लागत (मिलर और क्रैमर, 2004) को कम करने की अनुमति देती है।

यद्यपि प्रायोगिक साक्ष्यों ने पत्ती के अनुप्रयोग (विटावर एट अल।, 1963; निकोलाउड एंड ब्लूम, 1998; विटेट एट अल।, 2002) के माध्यम से यूरिया का उपयोग करने की क्षमता की रिपोर्ट की, एक सामान्य कृषि अभ्यास है जो यूरिया की आपूर्ति यूरिया को करता है। मृदा निषेचन द्वारा फसल। अकार्बनिक एन स्रोतों का उपयोग करने के अलावा, फसलों सहित पौधों को अक्षुण्ण यूरिया लेने में सक्षम होने के लिए दिखाया गया है (समीक्षा के लिए, कैसर एट अल।, 2011; नॅक्र्री एट अल।, 2013) देखें। विशेष रूप से, मक्का के पौधों में उच्च और निम्न आत्मीयता के साथ यूरिया के अधिग्रहण के लिए रूट कोशिकाओं में समर्पित ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट सिस्टम होता है, जो क्रमशः DUR3 ट्रांसपोर्टर और एक्वापोरिन द्वारा मध्यस्थता के साथ होता है (Gaspar et al।, 2003; Guine al al; 2012; Zanin et। अल।, 2014; लियू एट अल।, 2015; यांग एट अल।, 2015)।

मिट्टी के घोल में यूरिया की स्थिरता सूक्ष्म जीवाणु की गतिविधि पर निर्भर करती है, एक निकेल-आश्रित एंजाइम सूक्ष्म रूप से सूक्ष्मजीवों में व्यक्त किया जाता है और मिट्टी में जारी किया जाता है (वॉटसन एट अल।, 1994)। इसके अलावा मूत्र की गतिविधि सूक्ष्मजीवों (वॉटसन एट अल।, 1994) के क्षय के बाद भी मिट्टी में बनी रह सकती है। यह एंजाइम यूरिया के हाइड्रोलिसिस को अमोनियम और कार्बन डाइऑक्साइड में उत्प्रेरित करता है और इसकी गतिविधि माइक्रोबियल बायोमास के लिए आनुपातिक है, जो बदले में कार्बनिक पदार्थों की मात्रा और मिट्टी की जल सामग्री पर निर्भर करती है। अमोनियम इस रूप में विनिमेय उद्धरण या अमोनिया के रूप में वाष्पशील हो सकता है; यह नाइट्रेट के नाइट्रेट में तब्दील होने की प्रक्रिया के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में भी काम कर सकता है। इस प्रकार, कम से कम समय के लिए, यूरिया निषेचन से यूरिया, अमोनियम और नाइट्रेट (Mérigout et al।, 2008b) के लिए पौधों की जड़ों का एक साथ जोखिम हो सकता है।

मुख्य रूप से अमोनिया वाष्पीकरण और नाइट्रेट लीचिंग के कारण, यूरिया की तेजी से हाइड्रोलिसिस संयंत्र पोषण के लिए कम एन उपलब्धता और यूरिया उर्वरक (ज़मन एट अल।, 2008) की कम उपयोग दक्षता के लिए नेतृत्व करेगा। इसलिए यूरिया उर्वरक से अमोनिया उत्सर्जन को कम करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली रणनीतियों में से एक यूरिया अवरोधकों को लागू करना है। यूरिया हाइड्रोलिसिस को धीमा करने के अलावा, ये अणु पौधे की जड़ों द्वारा एक बरकरार अणु के रूप में इसके उत्थान के पक्ष में आवेदन स्थल से दूर यूरिया के प्रसार की अनुमति देते हैं।

सबसे होनहार और परीक्षित मृदा मूत्र अवरोधक NBPT (व्यापार नाम Agrotain®) है, जिसकी गतिविधि इसके ऑक्सीकृत रूप (वाटसन, 2005) में रूपांतरण से जुड़ी है। NBPT यूरिया गतिविधि (बढ़ी हुई किमी और घटी हुई कमी; जुआन एट अल।, 2009) पर यूरिया (मेडिना और रेडल, 1988) का एक संरचनात्मक एनालॉग है जो मिश्रित अवरोध के साथ काम करता है। आणविक गतिशील गणना से पता चला कि एनबीपीटी सक्रिय साइट के दोनों परमाणु परमाणुओं को समन्वित करता है और यूरिया व्युत्पन्न कार्बामेट (मनुंजा एट अल।, 1999) के ऑक्सीजन परमाणु को बांधता है।

यूरिया अवरोधक (वॉटसन, 2005) के संयोजन में यूरिया युक्त विपणन योगों का पता लगाना असामान्य नहीं है। प्रायोगिक साक्ष्य यह दिखाते हुए प्रदान किए गए हैं कि यूरिया अवरोधकों की गतिविधि पीएच (हेंड्रिकसन और डगलस, 1993), तापमान (हेंड्रिकसन और ओ'कॉनर, 1987) और मिट्टी की नमी सामग्री (सिगुन एट अल) जैसे पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित हो सकती है। 2002; क्लो एट अल।, 2004)।

सीमित जानकारी पौधों (वाटसन और मिलर, 1996 में एनबीपीटी के शारीरिक प्रभावों पर उपलब्ध है; क्रुचाग एट अल।, 2011)। यह बताया गया है कि कुछ प्रजातियों में विषाक्तता के लक्षण दिखाई दिए, जब पौधों को यूरिया और एनबीपीटी के साथ पत्ती के स्केच और नेक्रोटिक लीफ मार्जिन (वाटसन और मिलर, 1996; Artola et al।, 2011; Cruchaga et al।) के क्षणिक विकास के साथ इलाज किया गया। 2011)। क्रुचागा एट अल। (2011) ने बताया कि एनबीपीटी को मटर और पालक की जड़ों द्वारा लिया जाता है और पत्तों में बदल दिया जाता है; इस प्रकार एनबीपीटी अंतर्जात पत्ती और रूट यूरेस (वॉटसन एंड मिलर, 1996; आर्टोला एट अल।, 2011; क्रुचाग एट अल।, 2011; एरीज एट अल।, 2012) की गतिविधि को बाधित कर सकती है। इसके अलावा ग्लूटामाइन सिंथेटेज़ गतिविधि और अमीनो एसिड का स्तर एनबीपीटी (आर्टोला एट अल।, 2011; क्रुचाग एट अल।, 2011) की उपस्थिति में कम किया जाता है। कुल मिलाकर इन परिणामों से पता चला कि यूरिया अवरोधक ने पौधों के लिए एन के स्रोत के रूप में यूरिया के उपयोग से समझौता किया था, लेकिन इस एन स्रोत के अधिग्रहण पर एनबीपीटी प्रभावों के शारीरिक और आणविक पहलुओं पर अभी भी ज्ञान की कमी है।

वर्तमान अनुसंधान का उद्देश्य यूरिया प्राप्त करने के लिए मक्का के पौधों की क्षमता पर एनबीपीटी के अल्पकालिक प्रभावों का अध्ययन करना था। विवो में हमारे समूह के पिछले अध्ययनों में मक्का की जड़ों में यूरिया की उच्च आत्मीयता परिवहन प्रणाली में वर्णित किया गया था और यह दिखाया गया था कि यूरिया जल्दी से इसके अधिग्रहण को प्रेरित करता है (ज़ैनिन एट अल।, 2014) इसलिए, वर्तमान कार्य में एनबीपीटी की कार्रवाई का अध्ययन उच्च आत्मीयता प्रवाह प्रणाली के प्रेरक घटक की कार्यक्षमता पर किया गया था। यूरिया द्वारा संशोधित किए जाने वाले जीन के प्रतिलेखन में परिवर्तन के विश्लेषण से शारीरिक डेटा का समर्थन किया गया था।