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导读 在过去的十年中，生物刺激素作为环境友好型工具在农业中得到越来越多的应用，可提高作物生产系统在环境压力下的可持续性和恢复力。 蛋白水解物是生物刺激素的主要类别，通过对动物或植物来源的蛋白质进行化学或酶水解而产生。 一、什么是蛋白水解物  动植物蛋白水解物（A-PHs和V-PHs）是通过不完全水解动物或植物的残余生物质和/或废弃物获得的，是一种新的农业循环经济产品类别，能够安全、可持续地提高食品质量和产量。 蛋白水解物主要由多肽、寡肽和氨基酸、碳水化合物、酚类、植物激素、其他有机化合物和微量元素组成。  ⬆️肽链 它们的制造过程需要对富含蛋白质的动物废弃物和植物生物量资源通过不完全的热、酶或化学（碱性或酸性水解）进行部分水解。 蛋白水解物的组成因蛋白质的动物或植物来源和/或制造工艺而异。一旦获得，它们可以通过根部喷淋、叶面喷施和种子包衣来使用。 二、动物源蛋白水解物 动物源蛋白水解物（A-PHs）主要来源于屠宰场的副产物，通过在高温（例如100°C）下对胶原蛋白进行化学水解。 尽管存在道德和食品安全问题，但它们目前占市场上在售蛋白水解物的90%左右，因为它们已被证明具有提高氮肥利用效率（NUE）、植物生长和天然植物防御能力，提高对盐胁迫、水分胁迫、极端温度和病原体的耐受性。 它们能够发挥应激保护作用的原因之一可能与它们高浓度的耐热氨基酸有关，如羟脯氨酸、羟赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸和甘氨酸。  ⬆️动物源蛋白水解物的作用 ？ 什么是羟脯氨酸和羟赖氨酸？ 羟脯氨酸和羟赖氨酸是动物胶原蛋白中丰富的成分，通过增加交联来实现其功能特性。在植物中，羟脯氨酸参与了富含羟脯氨酸的糖蛋白(HRGPs)的结构，其氧化酚-氨基酸残基偶联产物对于加强细胞壁和抵抗病原体至关重要。 ？ 什么是脯氨酸？ 脯氨酸是一种普遍存在的相容性渗透物和ROS清除剂，在干旱、盐分和/或氧化应激下稳定大分子、细胞膜和细胞氧化还原电位方面起着关键作用。此外，它可能调节启动子中含有脯氨酸或低渗透压响应元件（PRE）的基因的表达，这是脯氨酸脱氢酶（PDH）表达所必需的。 ⬆️点击了解更多 然而，A-PHs只有在低剂量时才有益除和成本效益，而高剂量或反复叶面处理可能引发毒害。 由于制造过程需要酸或碱，动物源蛋白水解物（A-PHs）中含有高浓度的氯化物和其他可能引起渗透和/或离子应激的盐。 此外，化学水解得到的动物源蛋白水解物（A-PHs）可能含有大量的D型游离氨基酸，这些氨基酸被认为是低农艺价值的。  ⬆️D-氨基酸 当通过灌根处理时，动物源蛋白水解物（A-PHs）中高含量的甘氨酸可能会增加1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）和氧化酶（ACO）的活性，从而增加乙烯的含量，从而降低根伸长和资源利用效率（RUE），加速叶片衰老。 ! 高剂量动物蛋白水解物的危害 此外，脯氨酸如果以高浓度（≥10 mM）使用，可能会产生负面影响，如抑制拟南芥下胚轴的伸长，或在番茄叶片中以有毒浓度快速增加氯化物。高剂量外源脯氨酸引起的负面效应可能取决于与脯氨酸在细胞质中生物合成有关的酶的反馈抑制。  图为在实验室作为模式生物种植的拟南芥 由谷氨酸合成脯氨酸本身就能够通过一种未知的不依赖激素的机制微调几个发育过程（例如，胚胎形成、根系伸长、开花时间和花粉育性）。至于脯氨酸，羟脯氨酸和甜菜碱也可能对它们自身的合成产生反馈抑制。然而，高含量的羟赖氨酸可能抑制豌豆和玉米叶片中谷氨酰胺合成酶GS1和GS2亚型的表达。 Bernabei（2015）的一项研究表明，与酶解获得的植物蛋白水解物的生产过程相比，动物蛋白水解物（A-PHs）的生产过程具有更高的能源成本和更高的环境影响（水消耗和二氧化碳排放）。 Rouphael等人（2021）证明，经高剂量商业动物蛋白水解物（A-PHs）处理的罗勒植物积累了高水平的Na、Cl和脯氨酸。由于不可能进一步合成脯氨酸来应对高水平的有毒离子，植物被迫促进替代代谢途径来合成，特别是GABA，它能够作为渗透剂调节细胞质和液泡之间的渗透势，ROS清除剂和细胞质酸中毒缓冲剂。 事实上，这会使碳骨架从生长中转移，从而降低植物产量。 ⬆️ 点击了解更多 三、植物源蛋白水解物 相反，使用明显高于生产商建议剂量的植物蛋白水解物（V-PHs）叶面处理从未引起植物毒性症状。此外，生产植物蛋白水解物（V-PHs）还可以使用富含蛋白质的作物残留物或农业食品工业副产物，这是一种可持续和经济的原材料，如果被回收利用，有助于减少对环境的影响和生产成本。 此外，再利用植物来源的生物废弃物，避免不必要的填埋，对于实现欧盟的绿色协议循环经济目标至关重要（欧盟委员会，2019年）。  使用酶解蛋白获得V-PHs过程允许使用中性pH值和低于60°C的温度等处理参数，以避免分解不耐热性氨基酸（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、甘氨酸和组氨酸）。后一种氨基酸以及V-PHs中所含的寡肽和多肽已被证明能够：
 这些影响不能归因于所提供的V-PHs有机氮，因为所使用的剂量极低，无法与普通氮肥所含的剂量相比。 此外，已经证明，V-PHs对根和茎的生长以及根系结构的塑性调节（例如，侧根的长度、数量、密度和表面积）的影响可能是由于V-PHs所含的生物活性肽，能够发挥类生长素或类赤霉素植物激素的活性，并作为信号分子。  这些改善的根系具有更高的探索根际的能力，加上V-PHs中肽和氨基酸对土壤中营养物的复合能力和增加微生物活性的能力，加速了根系吸收养分的有效性，增强了植物的RUE和生长能力。 当通过灌根使用V-PHs时，可以取代合成铁螯合剂的功能，避免其在土壤剖面中的高流动性风险。高浓度谷氨酸存在于V-PHs中，可以作为有机螯合剂改善铁的吸收，促进根和芽中FeIII 还原酶的活性，从而增加叶片尤其是幼苗叶片中铁的浓度和光合活性。  事实上，V-PHs的使用已被证明能够改善罗勒、菠菜和多年生芸苔叶片的铁（一般来说离子态）含量、颜色状况、光合作用、产量和质量。 V-PHs所发挥的所有这些有益作用都可以被描述为“营养获取反应”，并产生营养物质的吸收、转运和同化的普遍改善。 四、总结 不可否认，这两种类型的生物刺激素对农业实践的有效补充，能够提高作物产量和产品质量。然而，尽管V-PHs没有任何不良影响，但有必要密切关注A-PHs的使用剂量，以避免代谢和生长障碍，优化作物响应（图1）。 本文翻译自：“biostimulant”网站 原文题目为：《Animal- versus plant-derived protein hydrolysates: different composition and mechanisms of action》 作者：Giovanna Marta Fusco, |
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