data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-6dbe9055.png"
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-47f703ad.png"

БЕЛКОВЫЕ ГИДРОЛИЗАТЫ КАК БИОСТИМУЛЯТОРЫ РАСТЕНИЙ

By: Джузеппе Колла, факультет сельского хозяйства и лесных наук, Тушинский университет, Италия
e-mail: giucolla@unitus.it

 

data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/bio-tracker-field-e1573686959954-951bd74c.jpeg"

Белковые гидролизаты (БГ) - это группа биостимуляторов растений, которые производятся путем ферментативного и/или химического гидролиза и содержат смесь пептидов и аминокислот. Они также могут содержать другие соединения, которые могут способствовать их биостимулирующему действию, такие как углеводы, фенолы, минеральные элементы, фитогормоны и другие органические соединения.

РН продемонстрировали широкий спектр преимуществ для сельскохозяйственных культур, и они способны влиять на множество функций растений. В опубликованной научной статье "Белковые гидролизаты как биостимуляторы в садоводстве" Colla и др.* подробно объясняют многие физиологические процессы, на которые влияет применение PHs: увеличение углеродного и азотного обмена, усиление вторичного метаболизма, повышение регуляции генов, кодирующих поглощение нитратов, и стимуляция ферментативной активности, связанной с поглощением железа из корней (активность феррохелатной редуктазы). Аминокислоты и пептиды действуют как комплексообразователи питательных веществ, предотвращая их несолюбилизацию (повышение биодоступности питательных веществ); PHs также могут стимулировать рост тонких корней и, таким образом, способность корней поглощать питательные вещества. Более того, PHs могут усиливать деятельность почвенных микроорганизмов и ферментов, что приводит к улучшению биологического плодородия. Вышеизложенные выводы объясняют, почему растения, обработанные PHs, обычно демонстрируют увеличение поглощения и усвоения питательных веществ.

В упомянутой статье также показано, как РН могут вмешиваться в фитогормональный баланс растения и влиять на рост, развитие и продуктивность благодаря наличию специфических пептидов и предшественников биосинтеза фитогормонов (например, триптофана). Было установлено, что некоторые РН обладают гормоноподобной активностью и могут вызывать у растений ауксин- и гиббереллиноподобную активность, стимулируя прорастание семян, укоренение, плодоношение и рост побегов. Что касается качества продукции, было показано, что PHs улучшают цвет, текстуру и пищевую ценность (например, фитохимические вещества) фруктов и овощей. Также было показано, что применение PHs позволяет избежать или уменьшить потери урожая, вызванные неблагоприятными почвенными условиями и экологическим стрессом, таким как засоленность, засуха, щелочность и дефицит питательных веществ. Эти результаты объясняются несколькими механизмами, такими как: увеличение роста корней и улучшение соотношения корней и побегов, улучшение питания растений, повышение стабильности клеточных мембран, накопление осмолитов, стимуляция антиоксидантной защитной системы и изменение гормонального статуса.

Преимущества, получаемые при использовании РВ, обычно усиливаются при повторных применениях и зависят от многих факторов, включая вид или сорт культуры, фенологическую стадию, условия окружающей среды, время и способ применения. РН можно вносить в сельскохозяйственные культуры путем внекорневого опрыскивания, внесения в почву (с помощью оборудования для внесения микрогранул или системы фертигации) и обработки семян. Внекорневое внесение РВ, как правило, предпочтительнее, поскольку позволяет многократно повторять применение биостимулятора в течение вегетационного периода культуры.

Более 90% продуктов PH на мировом рынке основаны на продуктах, полученных путем химического гидролиза белков животного происхождения, в то время как ферментативно произведенные PH из растительных источников менее распространены.

data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/PH-as-Biostims-Graphic-3-3791195e.jpeg"

РН из животных белков обычно получают с помощью химического гидролиза в кислотных или щелочных условиях. Кислотный гидролиз - это агрессивный процесс с высокой температурой, который разрушает пептидные связи, что приводит к высокой концентрации свободных аминокислот, а также к разрушению нескольких аминокислот и, возможно, других полезных соединений. Химический гидролиз также может привести к рацемизации, или преобразованию свободных аминокислот из L-формы в D-форму, что делает PH потенциально менее эффективным или даже токсичным для растений. Обильное использование кислот/щелочей при химическом гидролизе повышает соленость РН.

Важно, чтобы сельхозпроизводители тщательно взвешивали нормы расхода. Имеются некоторые сообщения о фитотоксических эффектах и угнетении роста при применении некоторых продуктов PH животного происхождения, что может быть связано с несбалансированным аминокислотным составом, более высокой концентрацией свободных аминокислот в D-форме и высокой соленостью. РН из растительных источников, как правило, не несут такого риска и безопасны для культур.   

Ферментативный гидролиз наиболее часто используется при производстве РН на растительной основе. Этот процесс гидролиза белка осуществляется протеолитическими ферментами, которые являются более щадящими, чем кислоты/щелочи, и не требуют высоких температур. И они обычно нацелены на определенные пептидные связи, в результате чего получается комбинация аминокислот и пептидов различной длины, низкая минерализация и постоянный состав.

Концентрация пептидов и содержание свободных аминокислот в РН сильно варьируются и зависят от исходного белка и используемого процесса гидролиза. Концентрация пептидов обычно выше в РН, полученных ферментативным путем, чем в РН, полученных химическим путем. Ферментативный гидролиз, будучи более избирательным в отношении места разрезания белка по сравнению с химическим гидролизом, предоставляет промышленности возможность максимизировать производство биоактивных пептидов в РН. Эти пептиды действуют как сигнальные молекулы, модулирующие пролиферацию и разрастание клеток, размножение растений, развитие стоматов и сосудистых тканей, а также реакцию на стресс. Сигнальные пептиды (также называемые "пептидными гормонами") представляют собой короткие цепочки аминокислот (от 2 до 50 аминокислот) со специфическими аминокислотными последовательностями; общей особенностью сигнальных пептидов является то, что их биологическая активность проявляется при очень низкой концентрации (нМ). Последнее обстоятельство объясняет, почему PH действуют как биостимуляторы растений при очень низких нормах внесения (несколько литров на гектар).