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導(dǎo)讀 在過去的十年中，生物刺激素作為環(huán)境友好型工具在農(nóng)業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用,，可提高作物生產(chǎn)系統(tǒng)在環(huán)境壓力下的可持續(xù)性和恢復(fù)力,。 蛋白水解物是生物刺激素的主要類別，通過對(duì)動(dòng)物或植物來源的蛋白質(zhì)進(jìn)行化學(xué)或酶水解而產(chǎn)生,。 一,、什么是蛋白水解物  動(dòng)植物蛋白水解物（A-PHs和V-PHs）是通過不完全水解動(dòng)物或植物的殘余生物質(zhì)和/或廢棄物獲得的，是一種新的農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品類別,，能夠安全,、可持續(xù)地提高食品質(zhì)量和產(chǎn)量。 蛋白水解物主要由多肽,、寡肽和氨基酸,、碳水化合物、酚類,、植物激素,、其他有機(jī)化合物和微量元素組成。  ??肽鏈 它們的制造過程需要對(duì)富含蛋白質(zhì)的動(dòng)物廢棄物和植物生物量資源通過不完全的熱,、酶或化學(xué)（堿性或酸性水解）進(jìn)行部分水解,。 蛋白水解物的組成因蛋白質(zhì)的動(dòng)物或植物來源和/或制造工藝而異。一旦獲得,，它們可以通過根部噴淋,、葉面噴施和種子包衣來使用。 二,、動(dòng)物源蛋白水解物 動(dòng)物源蛋白水解物（A-PHs）主要來源于屠宰場(chǎng)的副產(chǎn)物,，通過在高溫（例如100°C）下對(duì)膠原蛋白進(jìn)行化學(xué)水解。 盡管存在道德和食品安全問題,，但它們目前占市場(chǎng)上在售蛋白水解物的90%左右,，因?yàn)樗鼈円驯蛔C明具有提高氮肥利用效率（NUE）、植物生長和天然植物防御能力,，提高對(duì)鹽脅迫,、水分脅迫、極端溫度和病原體的耐受性,。 它們能夠發(fā)揮應(yīng)激保護(hù)作用的原因之一可能與它們高濃度的耐熱氨基酸有關(guān),，如羥脯氨酸、羥賴氨酸,、脯氨酸,、丙氨酸和甘氨酸。  ??動(dòng)物源蛋白水解物的作用 ,？ 什么是羥脯氨酸和羥賴氨酸,？ 羥脯氨酸和羥賴氨酸是動(dòng)物膠原蛋白中豐富的成分,，通過增加交聯(lián)來實(shí)現(xiàn)其功能特性。在植物中,，羥脯氨酸參與了富含羥脯氨酸的糖蛋白(HRGPs)的結(jié)構(gòu),，其氧化酚-氨基酸殘基偶聯(lián)產(chǎn)物對(duì)于加強(qiáng)細(xì)胞壁和抵抗病原體至關(guān)重要。 ,？ 什么是脯氨酸,？ 脯氨酸是一種普遍存在的相容性滲透物和ROS清除劑，在干旱,、鹽分和/或氧化應(yīng)激下穩(wěn)定大分子,、細(xì)胞膜和細(xì)胞氧化還原電位方面起著關(guān)鍵作用。此外,，它可能調(diào)節(jié)啟動(dòng)子中含有脯氨酸或低滲透壓響應(yīng)元件（PRE）的基因的表達(dá),，這是脯氨酸脫氫酶（PDH）表達(dá)所必需的。 ??點(diǎn)擊了解更多 然而,，A-PHs只有在低劑量時(shí)才有益除和成本效益,，而高劑量或反復(fù)葉面處理可能引發(fā)毒害。 由于制造過程需要酸或堿,，動(dòng)物源蛋白水解物（A-PHs）中含有高濃度的氯化物和其他可能引起滲透和/或離子應(yīng)激的鹽,。 此外,，化學(xué)水解得到的動(dòng)物源蛋白水解物（A-PHs）可能含有大量的D型游離氨基酸,，這些氨基酸被認(rèn)為是低農(nóng)藝價(jià)值的。  ??D-氨基酸 當(dāng)通過灌根處理時(shí),，動(dòng)物源蛋白水解物（A-PHs）中高含量的甘氨酸可能會(huì)增加1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）和氧化酶（ACO）的活性,，從而增加乙烯的含量，從而降低根伸長和資源利用效率（RUE）,，加速葉片衰老,。 ! 高劑量動(dòng)物蛋白水解物的危害 此外，脯氨酸如果以高濃度（≥10 mM）使用,，可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,，如抑制擬南芥下胚軸的伸長，或在番茄葉片中以有毒濃度快速增加氯化物,。高劑量外源脯氨酸引起的負(fù)面效應(yīng)可能取決于與脯氨酸在細(xì)胞質(zhì)中生物合成有關(guān)的酶的反饋抑制,。  圖為在實(shí)驗(yàn)室作為模式生物種植的擬南芥 由谷氨酸合成脯氨酸本身就能夠通過一種未知的不依賴激素的機(jī)制微調(diào)幾個(gè)發(fā)育過程（例如，胚胎形成,、根系伸長,、開花時(shí)間和花粉育性）。至于脯氨酸,，羥脯氨酸和甜菜堿也可能對(duì)它們自身的合成產(chǎn)生反饋抑制,。然而,，高含量的羥賴氨酸可能抑制豌豆和玉米葉片中谷氨酰胺合成酶GS1和GS2亞型的表達(dá)。 Bernabei（2015）的一項(xiàng)研究表明,，與酶解獲得的植物蛋白水解物的生產(chǎn)過程相比,，動(dòng)物蛋白水解物（A-PHs）的生產(chǎn)過程具有更高的能源成本和更高的環(huán)境影響（水消耗和二氧化碳排放）。 Rouphael等人（2021）證明,，經(jīng)高劑量商業(yè)動(dòng)物蛋白水解物（A-PHs）處理的羅勒植物積累了高水平的Na,、Cl和脯氨酸。由于不可能進(jìn)一步合成脯氨酸來應(yīng)對(duì)高水平的有毒離子,，植物被迫促進(jìn)替代代謝途徑來合成,，特別是GABA，它能夠作為滲透劑調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)和液泡之間的滲透勢(shì),，ROS清除劑和細(xì)胞質(zhì)酸中毒緩沖劑,。 事實(shí)上，這會(huì)使碳骨架從生長中轉(zhuǎn)移,，從而降低植物產(chǎn)量,。 ?? 點(diǎn)擊了解更多 三、植物源蛋白水解物 相反,，使用明顯高于生產(chǎn)商建議劑量的植物蛋白水解物（V-PHs）葉面處理從未引起植物毒性癥狀,。此外，生產(chǎn)植物蛋白水解物（V-PHs）還可以使用富含蛋白質(zhì)的作物殘留物或農(nóng)業(yè)食品工業(yè)副產(chǎn)物,，這是一種可持續(xù)和經(jīng)濟(jì)的原材料,，如果被回收利用，有助于減少對(duì)環(huán)境的影響和生產(chǎn)成本,。 此外,，再利用植物來源的生物廢棄物，避免不必要的填埋,，對(duì)于實(shí)現(xiàn)歐盟的綠色協(xié)議循環(huán)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)至關(guān)重要（歐盟委員會(huì),，2019年）。  使用酶解蛋白獲得V-PHs過程允許使用中性pH值和低于60°C的溫度等處理參數(shù),，以避免分解不耐熱性氨基酸（例如,，主要氨基酸天冬酰胺、天冬氨酸,、谷氨酸,、谷氨酰胺和必需氨基酸精氨酸、甘氨酸和組氨酸）,。后一種氨基酸以及V-PHs中所含的寡肽和多肽已被證明能夠：
 這些影響不能歸因于所提供的V-PHs有機(jī)氮,，因?yàn)樗褂玫膭┝繕O低，無法與普通氮肥所含的劑量相比,。 此外,，已經(jīng)證明,，V-PHs對(duì)根和莖的生長以及根系結(jié)構(gòu)的塑性調(diào)節(jié)（例如，側(cè)根的長度,、數(shù)量,、密度和表面積）的影響可能是由于V-PHs所含的生物活性肽，能夠發(fā)揮類生長素或類赤霉素植物激素的活性,，并作為信號(hào)分子,。  這些改善的根系具有更高的探索根際的能力，加上V-PHs中肽和氨基酸對(duì)土壤中營養(yǎng)物的復(fù)合能力和增加微生物活性的能力,，加速了根系吸收養(yǎng)分的有效性,，增強(qiáng)了植物的RUE和生長能力。 當(dāng)通過灌根使用V-PHs時(shí),，可以取代合成鐵螯合劑的功能,，避免其在土壤剖面中的高流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。高濃度谷氨酸存在于V-PHs中,，可以作為有機(jī)螯合劑改善鐵的吸收,，促進(jìn)根和芽中FeIII 還原酶的活性，從而增加葉片尤其是幼苗葉片中鐵的濃度和光合活性,。  事實(shí)上,，V-PHs的使用已被證明能夠改善羅勒、菠菜和多年生蕓苔葉片的鐵（一般來說離子態(tài)）含量,、顏色狀況,、光合作用、產(chǎn)量和質(zhì)量,。 V-PHs所發(fā)揮的所有這些有益作用都可以被描述為“營養(yǎng)獲取反應(yīng)”,，并產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,、轉(zhuǎn)運(yùn)和同化的普遍改善,。 四、總結(jié) 不可否認(rèn),，這兩種類型的生物刺激素對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的有效補(bǔ)充,，能夠提高作物產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。然而,，盡管V-PHs沒有任何不良影響,，但有必要密切關(guān)注A-PHs的使用劑量，以避免代謝和生長障礙,，優(yōu)化作物響應(yīng)（圖1）,。 本文翻譯自：“biostimulant”網(wǎng)站 原文題目為：《Animal- versus plant-derived protein hydrolysates: different composition and mechanisms of action》 作者：Giovanna Marta Fusco, |
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