آشنایی با خصوصیات کود ماهی

نقش مهم کشاورزی ارگانیک بر محیط زیست و منابع طبیعی

کشاورزی بخش مهمی است که از چندین جنبه اقتصادی، فناوری و همچنین توسعه اجتماعی حائز اهمیت است.  هدف از حاکمیت غذا نیاز به سیاست هایی برای تضمین،  تأمین و دسترسی به مواد غذایی باکیفیت برای همه افراد آن جمعیت است. در دهه گذشته، این مفهوم اهمیت بالایی را به عنوان یکی از اهداف اصلی در بخش کشاورزی و مواد غذایی بود.

براساس اعلام سازمان غذا و کشاورزی (FAO) سازمان ملل متحد، جمعیت جهانی در 40 سال آینده به 9/2 میلیارد نفر افزایش می یابد که به مواد غذایی با کیفیت کافی نیاز دارند.

بنابراین، یک چشم انداز استراتژیک شامل تلاش برای افزایش تولید محصولات کشاورزی اساسی با توجه به در دسترس بودن آب، آفات در حال ظهور، از بین رفتن بهره وری خاک و سایر عوامل مرتبط با تغییرات آب و هوایی است. برای مقابله با این چالش ها، شیوه های نوآورانه کشاورزی تحت مفاهیم ارگانیک یا بیولوژیکی برای تولید محصول پایدار، بهینه سازی استفاده از منابع طبیعی و کاهش اثرات زیست محیطی مورد نیاز است.

در واقع، برای کاهش تعداد نیترات های سمی در خاک، دستورالعمل اتحادیه اروپا در 12 دسامبر 1991 در مورد محافظت از آب در برابر آلودگی ناشی از نیترات از منابع کشاورزی (91/676 / EEC) خواستار کاهش قابل توجه میزان کودهای حاوی نیتروژن مورد استفاده در کشاورزی و باغداری شد.

در نتیجه، کشاورزی ارگانیک با استفاده از آماده سازی طبیعی که سلامت عمومی، رشد گیاهان و خطرات زیست محیطی و زیست محیطی زیادی را در معرض خطر قرار نمی دهد، اکنون گزینه ارجح است. به عنوان یک جایگزین برای کودهای شیمیایی، محرک های زیستی مورد استفاده برای تحریک رشد گیاهان و افزایش بازده می توانند مفید باشند.

افزایش عملکرد محصول، کیفیت محصول و القاء تحمل در مقابل استرس با استفاده از مواد بیولوژیک برای گیاهان

به این ترتیب، برخی از ترکیبات بیولوژیکی برای بهبود توسعه محصول و بهره وری محصولات تولید شده اند. این مواد به نام بیولوژیک کننده های گیاهی، فرآیندهای فیزیولوژیکی در گیاهان را تحریک می کنند و قادر به افزایش عملکرد محصول، کیفیت و القاء تحمل در مقابل استرس هستند. به طور خاص، هیدرولیزهای پروتئینی باعث جلب توجه جامعه علمی و صنعت کشاورزی شده اند (مانند کود ماهی).

استفاده از آن در ترکیب با روش های زراعی خوب، از طریق مکانیسم های مختلف از جمله افزایش دینامیک N، بیوسنتز کربوهیدرات ها، میزان فتوسنتز و رشد ریشه اثرات مفیدی در متابولیسم گیاهان دارد.

شواهد نشان می دهد که برخی از پپتیدهای درون زا می توانند پاسخ های بیوشیمیایی را علیه پاتوژن ها واسطه کنند و بسیاری از وقایع سلولی موجود در گیاهان را تنظیم کنند. خصوصیات بیولوژیکی این پپتیدهای هورمونی نشان می دهد که استفاده از پلی پپتیدها در پروتئین هیدرولیزشده می تواند پاسخ های فیزیولوژیکی و متابولیکی مشابهی را در گیاهان ایجاد کند.

هیدرولیزهای پروتئین محصولاتی هستند که می توانند بر روی فرآیندهای متابولیک و آنزیمی گیاهان که باعث افزایش بهره‌وری و کیفیت محصول هستند عمل کنند. هیدرولیزهای پروتئین ها همچنین ممکن است گیاهان برای مقابله با شرایط استرس زای محیطی از جمله خشکسالی، استرس غیر طبیعی و سرماخوردگی  یاری رساند و فرآیندهای تغذیه ای گیاه را تحریک می کنند.

به طور مستقل از محتوای مواد مغذی محصول، تنها با هدف بهبود استفاده از مواد مغذی، تحمل در برابر استرس، کیفیت و در دسترس بودن مواد مغذی موجود در خاک یا مفید می باشند. عوامل فعال پروتئین هیدرولیزها اسیدهای آمینه بدون چربی شامل اسید آسپارتیک، هیدروکسی پرولین ، ترئونین، سرین، اسید گلوتامیک، پرولین، گلیسین، آلانین، متیونین، ایزولوسین، لوسین، تیروزین، ملاتونین، ماده آلی، پپتیدهای زنجیره کوتاه و پروتئین ها هستند.

افزایش عملکرد محصول، کیفیت محصول و القاء تحمل در مقابل استرس با استفاده از مواد بیولوژیک برای گیاهان

هیدرولیزهای پروتئینی چه نقشی در زندگی ما دارند؟

هیدرولیزهای پروتئینی ­ترکیبات مغذی با خصوصیات عملکردی و زیستی بوده و کاربردهای متعددی در دارو ، مواد غذایی، و کشاورزی دارند. تمایل  علم کشاورزی به استفاده از PH نشان دهنده راه­ های جدید پژوهشی است. شواهد علمی تأیید می کنند که برخی از پپتیدهای بیان شده توسط گیاهان دارای فعالیت های هورمونی بوده و براساس محرک های بیوتیک، فرآیندهای بیوشیمیایی کلیدی را تعدیل می کنند.

نمونه ها شامل خانواده پلی پپتیدی هورمونی بنام سیستین است که به عنوان پاسخی به حشرات گیاهی در برگ های تنباکو سنتز می شوند، پپتید دوتایی NOD40، که با گره زدن ریشه در یونجه، سویا و برنج مرتبط است. خصوصیات بیولوژیکی این پپتیدهای هورمونی این احتمال را ایجاد می کند که استفاده از اگزوژن پلی پپتیدها با استفاده از PH می تواند پاسخ های فیزیولوژیکی و متابولیکی مشابهی را در گیاهان القا کند.

استفاده از PH در باغبانی با این فرض که گیاه می تواند به راحتی از پپتیدهای دی / تری و الیگوپپتیدها به روش رادیکول و شاخ و برگ استفاده کند ، شروع شد. اولین فرضیات در این زمینه در دهه 70 با استفاده از پروتئین تجاری هیدرولیز Siapton (هیدرولیز اپیتلیوم گاو) در ذرت با بهبود آشکار رشد ذرت انجام شد.

آزمایش با سیپتون در سایر محصولات زراعی مانند گوجه فرنگی ، علاوه بر سرعت رشد ، اثرات بیولوژیکی جدید (اندازه میوه، ترکیب شیمیایی و کیفیت مواد مغذی) را نشان داد. این شواهد، تولید نسل جدیدی از PH را نوید می دهد که از منابع پروتئینی یا فرآورده های فرعی با ارزش کم استفاده می کنند و مطالعات بسیاری در این زمینه انجام شده است.

پساب و یا ضایعات غذایی چه نقشی در محصولات کشاورزی و محیط زیست دارد؟

پساب یا فرآورده های فرعی از محصولات کشاورزی و صنایع غذایی برای کاهش هزینه ها، بهینه سازی منابع طبیعی و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی آن، نیاز به فرآیندهای نوآورانه و فناوری های جدید دارد.

برخی تخمین ها حاکی از دور ریختن سالانه حدود 9 هزار تن پروتئین لبنیات، 3 میلیون تن ضایعات غذای دریایی سرشار از پروتئین است و 8 میلیون تن پروتئین از دام محصولات با پیامدهای منفی زیادی بر محیط زیست. تمام این منابع پروتئینی بسترهای مناسبی برای تولید محرک های زیستی تولید کننده پروتئین هستند.

ترکیب اسیدهای آمینه به دلیل اهمیت آن به عنوان بلوک های ساخت پروتئین و پیش سازهای آنابولیک یک عامل اصلی در انتخاب منبع پروتئین است. علاوه بر این، توالی اسید آمینه اولیه تأثیر زیادی در حلالیت بستر، درجه هیدرولیز، تعادل اسیدهای آمینه و فراهمی زیستی قابل دسترس برای گیاهان دارد.

به عنوان مثال، پوست، استخوان، سر، دم و لاشه (مثل ماهی) از پردازش غذاهای دریایی در کلاژن غنی می شوند. این پروتئین دارای درصد بالایی از پرولین است، یک اسید آمینه کلیدی در فیزیولوژی گیاه به دلیل نقش آن ها به عنوان پیش ساز فیتوهورمون و همچنین تنظیم کننده باروری گرده و تعادل آب، که باعث می شود برای فرمولاسیون بسیار جذاب باشند بیولوژیک کننده پروتئین از طرف دیگر، برخی از اسیدهای آمینه اصلاح شده مانند هیدروکسیلیسین و هیدروکسی پرولین نیز در کلاژن موجود هستند.

علاوه بر این، ساختار کلاژن نامحلول بودن جزئی را ایجاد می کند و ممکن است حساسیت آن به هیدرولیز برای پروتئازهای خاص را محدود کند و این امر باعث ایجاد پیش فرض های اضافی در حین تولید هیدرولیز می شود­.به دست آوردن هیدرولیزها از این منابع مناسب تر است.

پساب و یا ضایعات غذایی چه نقشی در محصولات کشاورزی و محیط زیست دارد؟

ساختار اولیه پروتئین های لبنی

از طرف دیگر، پروتئین های لبنی (کازئین ها، پروتئین های آب پنیر) یا فرآورده های جانبی دام (هموگلوبین، پروتئین های پلاسما) دارای تنوع اسیدهای آمینه آبگریز و قطبی در ساختارهای اولیه خود هستند، و تعداد زیادی از مکان های شکاف احتمالی پروتئینازها، تولید ترکیبی از پپتیدها و الیپپتیدها با خواص شیمیایی مختلف و عملکردهای بالقوه فعال زیستی می کنند.

قطع پیوندهای پپتیدی در پروتئین (هیدرولیز) به طور کلی به ترکیبی از اسیدهای آمینه آزاد و پپتیدها منجر می شود، که این خصوصیات به روند استفاده شده و درجه هیدرولیز (DH) حاصل از آن بستگی دارد.

هیدرولیز شیمیایی پروتئین ها توسط تیمارهای اسیدی یا قلیایی در دمای بالا (121-137 درجه سانتیگراد)، منجر به تولید محصول با محتوای زیاد در اسیدهای آمینه آزاد، از بین رفتن چندین اسید آمینه (به عنوان مثال، Trp  Ser، و Thr  Cys) و تبدیل ازفرم L به فرم D اسیدهای آمینه و محدود کردن متابولیسم آن ها و ایجاد اثرات سمی دیگر در گیاهان می شود.

در مقایسه با روش شیمیایی ، PH تولید شده توسط پروتئولیز آنزیمی از مزیت بیشتری برخوردار است زیرا امکان کنترل بهتر محصول نهایی (کنترل هیدرولیز) را فراهم می کند، انرژی کم و انرژی آنزیم ها را می توان برای دسته های مختلف استفاده کرد. تولید PH با روش های آنزیمی می تواند در شرایط کنترل شده در DH مورد نظر و توسط انجام شود.

انتخاب پپتید با استفاده از پروتئازهای خاص، به حداکثر رساندن نسبت و عملکرد پپتید / الیگوپپتیدها ، و همچنین خصوصیات فیزیکوشیمیایی آن مانند حلالیت، انتشار (Pecha et al.، 2012). تقریباً تمام خصوصیات PH از جمله خصوصیات زیست توده آن به شدت تحت تأثیر نوع پروتئاز قرار گرفته است.

نوع آنزیم پروتئولیتیک مورد استفاده بستگی به چه شرایطی دارد؟

نوع آنزیم پروتئولیتیک مورد استفاده بستگی به شرایط فعالیت بهینه آنزیمی و همچنین ویژگی آن در بسترهای خاص دارد. پروتئازهای Aspartic (باقیمانده Asp در محل کاتالیزوری) مانند پپسین با منشأ حیوانات و آنوپوردوسین از گیاه Onopordum acanthium ، پروتئین های هیدرولیز ترجیحاً در محدوده اسیدی.

پروتئازهای سیستئین (باقیمانده Cys در محل کاتالیزوری) مانند کیموتریپسین، پاپین و برملاین­، واکنش کاتالیز را ترجیحاً در شرایط خنثی انجام می دهند. پروتئینازهای انجام می دهند. پروتئینازهای سرین (باقیمانده Ser در محل کاتالیزوری) مانند تریپسین و خیارین از خربزه در منطقه قلیایی فعال تر هستند (آنتا و مالکاتا ، 2005). فلزوپروتازها مانند برخی کلاژنازها و کراتینازها، حاوی فلزات به عنوان کوفاکتور هستند و در pH گسترده تری فعال هستند.

ارزیابی پروتئین هیدرولیز و تأثیرات آن در گیاهان ارزیابی هیدرولیزها به عنوان زیست توده گیاهی شامل یکسری ملاحظات و آزمایشات مترقی برای مشاهده پاسخ های کلیدی در گیاهان در سطح فیزیولوژیکی و متابولیکی است. پاسخ به بیولوژیک کننده ها همچنین در طرح های محصولات هیدروپونیک، اتاق های رشد، گلخانه ها، گلدان ها و محصولات مزرعه مورد بررسی قرار گرفته است.

مطالعات انجام شده در سیستم های مدل امکان ارزیابی پاسخ گیاهان را با کارآیی بیشتری فراهم می کند ، زیرا می توانند شرایط اقلیمی مناطق خاص را مدیریت کنند، شرایط مزرعه و گونه های گیاهی کشت گیاه in vitro امکان کنترل عوامل زنده و غیر زنده، چرخه های سبک و ترکیب مواد مغذی را برای رشد گونه های آزمایش شده فراهم می آورد.

نوع آنزیم پروتئولیتیک مورد استفاده بستگی به چه شرایطی دارد؟

چه عواملی باعث رشد خاص بافت گیاه می شود؟

تأثیر بر توسعه سیستم های ریشه، رشد ساقه یا القای کالوس در کشت بافت گیاهی، امکان شناسایی موادی را فراهم می کند که باعث رشد خاص بافت می شوند. به طور کلی، رسانه های پایه ای که برای کشت گیاهان مورد استفاده قرار می گیرند، از ترکیبات آلی مانند عصاره مخمر و هیدرولیز کازئین استفاده می کنند. با این حال، PH از منابع پروتئینی دیگر به دلیل ترکیب آن ها در بسترها برای کشت بافت گیاهی و تکثیر میکروب مورد بررسی قرار گرفته اند.

مطالعات مربوط به گلدان ها در شرایط گلخانه ای با استفاده از روش های بارور یا استفاده از برگ های PH، رایج ترین راهبردها است. ترکیب محلول غذایی یک عامل اصلی در سنجش های باروری است. هیدرولیزات را می توان در محلول های حاصلخیز گنجانید، حلالیت زیاد (پپتیدهای آبگریز) برای جلوگیری از جمع شدن محلول های نامحلول و یا تعامل نامطلوب با دیگر توصیه می شود.

مواد مغذی ضریب جذب پپتیدها از طریق سیستم ریشه، ترشح آنزیم های پروتئولیتیک توسط ریشه، اجزای خاک و میکروبی نیز عوامل مهمی برای جذب مواد مغذی در نظر گرفته شده اند. کاربرد شاخ و برگ باید در نظر گرفته شود زیرا stomata در کوتیکول برگ نقش مهمی در نفوذپذیری و جذب بازی می کند.

سایر فاکتورهای مهم که باید در نظر گرفته شود اندازه پپتید، شرایط محیطی (رطوبت نسبی، دما، پارامترهای تبخیر) و سطح برگ برای جذب پپتید است.

سنجش مقدار PH در انواع محصولات زراعی

از نظر تجاری و تجربی PH در انواع محصولات زراعی از جمله زینتی، درختان میوه، سبزیجات باغی و غلات مورد سنجش قرار گرفته است. بسیاری از این زیست توده های مبتنی بر پروتئین با موفقیت بهبود گیاهان، عملکرد میوه در بازار، کیفیت و ویژگی های مواد مغذی را بهبود بخشیدند.

به عنوان مثال، بیولوژیک کننده تجاری که با استفاده از آبیاری به گوجه فرنگی در شرایط گلخانه موجب بهبود وضعیت تغذیه ای گیاهان، افزایش ارتفاع گیاه، زیست توده شاخساره و عملکرد میوه شد. نتایج مشابهی نیز با دوز شاخ و برگ این بیوستیمولانت در کاهو گزارش شده است.

این تأثیرات برای حمایت از سرعت بالای رشد گیاه و بهره وری زیست توده به فعال سازی آنزیم های مرتبط با متابولیسم N و C نسبت داده شده است. در ذرت، کاربرد سایپتون فعالیت گلوتامات ردوکتاز وابسته به NAD، نیترات ردوکتاز و مالات دهیدروژناز مالات را افزایش داده است و هیدرولیز یونجه نشان از تنظیم مجدد رونویسی آنزیم ها در مسیرهای مرکزی می دهد.

بیشتر محصولات زراعی تحت درمان با پروتئین مشتق از پروتئین، افزایش ارتفاع گیاه، تعداد برگ، رشد ریشه، مجموعه میوه و پر کردن را نشان می دهند.

علاوه بر این، چندین مطالعه افزایش متابولیت های ثانویه را نشان دادند. به عنوان مثال، استفاده از شاخ و برگ هیدرولیز یونجه در فلفل باعث افزایش محتوای فیتوکمیکال ها (اسید کلروژنیک، اسید پی هیدروکسی بنزوئیک، اسید کو کواریک) و سایر فنل ها شد.

سنجش مقدار PH در انواع محصولات زراعی

بهبود کیفیت حسی و خواص ماده مغذی با وجود هیدرولیز در میوه

یک هیدرولیز مشابه در سیب باعث افزایش محتوای آنتوسیانین در میوه، بهبود کیفیت حسی و خواص ماده مغذی و همچنین هیدرولیز در درخت انگور شد. مکانیسم محرک زیستی PH در گیاه نامشخص است، اما شواهد زیادی نشان می دهد که اسیدهای آمینه خاص و یا پپتیدهای موجود در هیدرولیزها می توانند عملکرد هورمون های پپتید طبیعی موجود در گیاهان را تقلید کنند.

این مولکول ها در تنظیم چندین فرآیند رشد و نمو، تعیین شکل گل ها و برگ ها، کنترل طول و ضخامت ریشه و یا القای بیوسنتز متابولیسم ثانویه از طریق فعال شدن چندین مسیر سیگنالینگ که شامل پیام رسانه ای دوم مانند Ca2 +، چرخه ای می شوند، دخیل هستند.

مونوفسفات آدنوزین (CAMP)، گوانوزین مونوفسفات حلقوی (cGMP)، ریبوز ADP حلقوی (cADPR)، گوانوزین تری فسفات یا اینوزیتول 1،4،5 تری فسفات (IP3) برای ترشح سیگنال های مختلف توسعه، خطی نیستند بلکه به وسیله شبکه پیچیده و حتی بازخورد متقابل برای رسیدن به نتیجه نهایی به هم پیوسته عمل می کنند.

مکانیسم عمل توسط PH احتمالاً شبیه به مکانیسم گزارش شده برای هورمون های پپتید گیاهی است (سیستمین، فیتوسولفوکینی، SCR / SPII ، ENOD40)، پپتید ناتریورتیک گیاهی [PNPs]، پروتئین غنی از سیستئین 5 لوکوس [SCPs] و CLAVATA3)، که دارای توالی های سیگنال هستند.

که توسط گیرنده نوع غنی از تکرار لوسین (LRR) نوع گیرنده مانند کیناز (RLK) یا توسط گیرنده تشخیص الگوی (PRRP) و گیرنده مانند پروتئین (RLP) شناسایی می شوند، زیرا احتمالاً این گیرنده ها مانند پروتئین های چند دامنه ای که قادر به اتصال به لیگاندهای مختلف مانند پپتیدها یا مولکول های کوچک هستند عمل می کنند.

نقش مهم گیرنده ها در انتقال سیگنال گیاهان چیست؟

همه این گیرنده ها نقش مهمی در انتقال سیگنال به مسیرهای سیگنالینگ پایین دست برای پاسخ های سلولی (مقاومت گیاه، رشد و نمو) دارند. مکانیسم کلی وقتی آغاز می شود که یک پپتید سیگنال توسط یک گیرنده مناسب تشخیص داده شود، و سپس یک سیگنال از طریق مسیر پروتئین کیناز فعال شده با میتوژن (MAPK) به شبکه های سیگنالینگ درون سلولی، از طریق یک سری از وقایع فسفوریلاسیون منتقل می شود، و در نهایت یک پاسخ سلولی ایجاد می شود.

آبشارهای MAPK یک ماژول همگرایی کلیدی را در مسیرهای درون سلولی نشان می دهند. آبشار MAPK شامل سه کیناز فعال متوالی است. که می تواند بیشتر بسترهای پروتئینی متنوع را برای تنظیم رشد گیاه، توسعه و مصونیت فسفریلاته کند.

در این روش، آبشارهای MAPK می توانند طیف گسترده ای از پاسخ های دفاعی را کنترل کنند، از جمله بیان ژن های ایمنی، القای اتیلن، بیوسنتز کامالکسین و تولید گونه­ های اکسیژن واکنشی (ROS)، پاسخ هایی که باعث افزایش تجمع مولکول های سیگنالینگ و هورمون های مانند جیبرلین ها، مهار بیوسنتز اسید آبسیزیک (ABA) در طول جوانه زنی، کاهش رشد آپیکال با تجمع اسید ایندول-3-استیک (IAA)، یا بیان فاکتور رونویسی MADS را کاهش می دهند.

از طرف دیگر، پپتید به گیرنده فیتوسولفوکین (PSK) متصل می شود، سطح Ca2 سیتوزولی را افزایش می دهد و باعث افزایش پاسخ ایمنی وابسته به اکسین با افزایش فعالیت اتصال بین کالمودولین (CAM) و پروتئین YUC بیوسنتز پروتئین (فلاوین حاوی مونوکسیژناز) برای بیوسنتز اکسین می شود.

نقش مهم گیرنده ها در انتقال سیگنال گیاهان چیست؟

 

 



برچسب‌ها:, ,
برگشت به بالا