謝菲爾德大學(xué)可持續(xù)食品研究所的一項研究發(fā)現(xiàn)了一種可以幫助從有機形式中釋放磷的酶，該研究發(fā)表在的科學(xué)期刊 PNAS 上。

拖拉機耕種綠色作物的圖像。

謝菲爾德大學(xué)可持續(xù)食品研究所的一項研究發(fā)現(xiàn)了一種可以幫助從有機形式中釋放磷的酶，該研究發(fā)表在的科學(xué)期刊PNAS上。

這種酶有可能幫助減少全球食品生產(chǎn)系統(tǒng)所依賴的磷酸鹽化學(xué)肥料的消耗，但這些肥料是通過開采不可再生且日益昂貴的無機磷酸鹽來源生產(chǎn)的。

地球上的所有生物、植物和動物都需要磷來促進(jìn)健康的生長和發(fā)育，但在農(nóng)業(yè)中繼續(xù)使用有限的不可再生磷化肥庫存會威脅到作物產(chǎn)量和我們?nèi)蚣Z食生產(chǎn)系統(tǒng)的可持續(xù)性。農(nóng)業(yè)是不可再生磷的消耗者，因此其有限的供應(yīng)對全球糧食安全、生物多樣性和氣候調(diào)節(jié)具有重要意義。 

肥料中使用的簡單形式的磷是不可再生的無機磷酸鹽，因為不幸的是，環(huán)境中有機磷酸鹽營養(yǎng)素的可用性通常低到足以限制天然植物和藻類的生長。

在海洋和土壤中，大部分總磷以復(fù)雜的有機形式存在，這需要酶（通常稱為磷酸酶）來釋放磷酸鹽，以便植物和藻類可以將其用作營養(yǎng)物質(zhì)。

該大學(xué)可持續(xù)食品研究所的研究人員已經(jīng)確定了一種在環(huán)境中豐富的獨特細(xì)菌磷酸酶，稱為 PafA，它可以有效地從其有機形式中釋放肥料中使用的磷酸鹽。

該研究使用黃桿菌模型來觀察體內(nèi)的 PafA 功能，并表明它可以快速礦化天然存在的有機磷酸鹽，而與磷酸鹽水平無關(guān)，發(fā)現(xiàn)這一過程會被其他常見酶如 PhoX 和 PhoA 磷酸酶抑制，尤其是如果周圍已經(jīng)有殘留的磷酸鹽。 

來自謝菲爾德大學(xué)可持續(xù)食品研究所和亞瑟威利斯環(huán)境研究中心的 Ian Lidbury 博士說：“磷酸鹽的積累可以抑制常見磷酸酶的酶活性，但 PafA 的獨特之處在于它的功能在磷酸鹽的作用下不會受到影響。積累。 

“由于 PafA 在陸地和水生環(huán)境中的發(fā)生率和多樣性很高，這使其成為尋找?guī)椭参锖蛣游锔行У夭东@必需營養(yǎng)素的方法而被忽視的寶貴資源，對于幫助我們至關(guān)重要減少我們對世界上有限的不可再生化學(xué)磷肥庫存的依賴——以及迅速用完所造成的損害。

“我們的進(jìn)一步研究將調(diào)查 PafA 的功能，因為與其他形式相比，黃桿菌形式似乎特別活躍。因此，了解這一點對于我們能夠設(shè)計出用于農(nóng)業(yè)的優(yōu)化酶至關(guān)重要。”

該團隊現(xiàn)在正在研究是什么使某些形式的 PafA 比其他形式更活躍，目標(biāo)是通過為植物提供更容易獲得的有機磷源來設(shè)計一種可用于促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的酶。將其引入動物飼料中。