Po sprejemu nitrata v koreninske celice, se ta lahko radialno premika in prerazporedi v različna tkiva. Vstopa v ksilem, po katerem se transportira v nadzemne dele. V navadnem repnjakovcu je AtNRT1.5 (prenašalec družine NRT1) odgovoren za transport na dolge razdalje od korenin pa vse do poganjkov. AtNRT1.8 (prav tako NRT1) je lociran v plazmalemi, pogost je predvsem v parenhimskih ksilemskih celicah korenin in poganjkov.
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
7
Uravnava nizko afinitetni sprejem nitrata in opravlja vlogo transporta nitrata izven ksilemskih žil. Raziskava transporterja NRT1.9 pri A. thaliana nakazuje na pomembno funkcijo pri floemskem transportu NO3-. NRT1.7 opravlja nalogo nalaganja NO3- v floem, za remobilizacijo iz starejših listov v tkiva, ki potrebujejo N. Transporter NRT 1.4 uravnava homeostazo NO3- v listih. Nizko afinitetni NRT1.6 pa sodeluje pri prenosu NO3- iz izvornega tkiva v novo razvijajoč se zarodek oz. seme. Transporter NRT2.7 ima posebno vlogo pri kopičenju NO3-, sodeluje pri nalaganju NO3- v vakuolo (Wang in sod., 2014).
4.2 TRANSPORT AMONIJA
Rastlina sprejme amonij (NH4+) s pasivnim transportom. Ker je celica napram zunanjosti negativno nabita (membranski potencial) gradient elektro-kemičnega potenciala omogoča vstop amonija brez vložka energije.
Slika 4: Transport amonija (Vodnik, 2012)
Transport amonija je uniport. Prenašalne proteine, ki ga vršijo označujemo z AMT (amonium transporter). Za sprejem amonija je odločilna družina AMT/MEP/Rh membranskih proteinov, prisotni so tako pri rastlinah kot tudi mikroorganizmih in živalih. Pri rastlinah so za transport amonija odgovorni transporterji družine AMT1. Poleg opisanega mehanizma uniporta amonijevega kationa je možen tudi transport ne-ionske oblike, deleža katere je odvisen od pH.
Znani tudi kot NH3/H+ ko-transporterji. Veliko koncentracija N v tleh deluje na sprejem amonija zavirajoče, medtem ko ga majhna spodbuja (Kraiser in sod., 2011).
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
8
Slika 5: Sprejem in transport amonija (prirejeno po Wang in sod., 2014)
Visoko afinitetni amonijevi transporterji (AMTs) in nizko afinitetni sistemi za sprejem (akvaporini, kationski kanali) kontrolirajo transport amonija in homeostazo rastlin. Pri navadnem repnjakovcu A. thalina so identificirali šest pripadnikov poddružin AMT1 in AMT2. Transporterji AtAMT1.1, AtAMT1.2, AtAMT1.3 in AtAMT1.5 so vključeni v koreninski privzem NH4+. AMT 1.1, AMT1.3 in AMT1.5 so odgovorni za simplastni transport NH4+. Poleg tega pa lahko NH4+ preko apoplastnega transporta s pomočjo AMT1.2 vstopi v simplast (Wang in sod., 2014).
4.3 TRANSPORT ORGANSKIH MOLEKUL
Organske spojine dušika kot so aminokisline, urea, proteini, v tleh prav tako prispevajo k mineralni prehrani rastlin. Aminokisline zastopajo največji del organskega N v tleh. Opisanih je več različnih transporterjev aminokislin. Pri modelni rastlini Arabidopsis je raziskanih in opisanih kar nekaj različnih aminokislinskih transporterjev (Kraiser in sod., 2011), njihov pregled in opis delovanja podajamo v podpoglavju 5.2.1.
5 MEHANIZMI SPREJEMA ORGANSKEGA DUŠIKA IZ TAL V RASTLINE IN NJEGOVEGA PREMEŠČANJA V RASTLINI
Rastline so razvile kompleksne mehanizme za sprejem, asimilacijo in razporeditev dušika (glej sliko 6!). Biološke membrane zagotavljajo naravne pregrade za sprejem in premik različnih oblik N po rastlini. Ta transport omogočajo transportni proteini. Identifikacija transportnih sistemov, ki so odgovorni za tok N metabolitov med celičnimi organeli, tkivi,
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
9
organi in čez celotno rastlino je nujna za razumevanje transporta in razporeditve dušika (Rentsch in sod., 2007).
Slika 6: Shema sprejema in transporta dušika po rastlini (prirejeno po Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
Posamezna poglavja, katerim pripada določen del slike, so označena z rdečo barvo.
5.1 SPREJEM IN TRANSPORT Norg
Večina doslej opisanih aminokislinskih transporterjev je lokalizirana na celični membrani. So simporterji protonov in aminokislin. Ti sekundarni aktivni prenašalci z razliko v elektrokemičnem gradientu protonov privzemajo aminokisline. Gradient protonov vzdržuje ATP-aza s prečrpavanjem protonov (Ortiz-Lopez in sod., 2000).
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
10 5.1.1 Sprejem Norg v korenine
Rastline so zmožne privzema aminokislin (AA; Slika 6), peptidov, uree in nekaterih ureidov (Ur; Slika 6). Za sprejem organskih molekul N v koreninske celice in nadaljnji transport po rastlini so potrebni transporterji, navedeni in opisani v poglavju 5.2.
5.1.2 Premeščanje Norg v/iz ksilem(-a)
Po ksilemu poteka tok nitrata, N asimilatov, drugih hranil in vode od korenin proti porabnikom. Tok omogoča transpiracija, ki povzroči gradient hidrostatičnega tlaka. Odvisno od mesta asimilacije N (nodul, korenine, listi) se ureidi, aminokisline ali nitrat prenašajo po ksilemu do poganjka. Koncentracija posameznih aminokislin se lahko razlikuje glede na rastlinsko vrsto in okolje. Po navadi prevladujejo aspartat, glutamat, asparagin in glutamin.
Polnjenje ksilema splošno poteka (apoplastno) s pasivnim transportom. Čeprav še ni dokazano, naj bi UmamiT transporterji, kot sta UmamiT14 in UmamiT18 sodelovali pri polnjenju ksilema (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
5.1.3 Premeščanje Norg iz koreninskih gomoljčkov (nodulov)
V koreninskih gomoljčkih stročnic, kot so soja (Glycine max), grah (Pisum sativum) in lucerna (Medicago sativa) se aminokisline porabijo za proizvodnjo ureidov. Nastale aminokisline ali ureidi so glavne oblike prenosa N na dolge razdalje od vira (korenine, gomolji, zreli listi) do ponora, ki potrebujejo organski N za rast in razvoj. V nodulih se torej iz glutamina proizvajata alantoin in alantionska kislina. Ti ureidi se iz nodulov transportirajo v ksilem in potujejo v poganjke. Nedavne študije na soji so pokazale, da je za sprejem alantiona in alantionske kisline potrebno delovanje ureidnih permeaz (UPS1 in UPS2) (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
5.1.4 Premeščanje Norg v/iz floem(-a)
Floemski tok poteka od vira k ponoru, npr. od fotosintetsko aktivnih listov do porabnikov. N iz ksilema se neposredno prenese v floem, za namen oskrbe hitro rastočih ponorov.
Arabidopsis AAP2 se izraža v floemu po vsej rastlini in je skupaj z AAP6 bistvenega pomena za prenos aminokislin iz ksilema v floem. Transporterji ureidov, odgovorni za polnenje ksilema še niso identificirani (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
5.1.5 Transporterji Norg v listu
Informacij o transporterjih, ki sodelujejo pri razkladanju N iz ksilema in privzemu v mezofil lista je zelo malo. V mezofilnih celicah se nitrat in amonij pretvorita do aminokislin ali se shranita v vakuoli. Poleg funkcije v koreninah je LHT1 vključen pri privzemu aminokislin v celice listov. UPS1 transporterji najverjetneje sodelujejo pri premiku ureidov v celice lista.
Privzeti ureidi in aminokisline se lahko prenesejo v skladiščne bazene v citosolu ali vakuoli, lahko se porabijo za izdelavo beljakovin potrebnih za metabolizem, ali pa se po floemu prerazporedijo do ponorov. Pri Arabidposis so bili identificirani nekateri tonoplastni transporterji, CAT2, CAT4 in CAT8. Študije transporterja CAT9 pri paradižniku so pokazale, da ta sodeluje pri izmenjavi GABA kisline za glutamin/aspartat. AVT3a, ki je soroden
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
11
prenašalcu aromatskih in nevtralnih aminokislin (ANT1), je vključen v izvoz alanina in prolina iz vakuole (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
Kloroplasti (tudi citosol) so mesta de novo biosinteze številnih proteinogenih aminokislin.
Membranski proteini so bistveni za premik čez plastidno ovojnico do floema. Do zdaj sta bila odkrita le dva kloroplastna transporterja aminokislin, in sicer Arabidopsis dikarboksilatni prenašalec (DiT2) in Petunia hybrida kationski aminokislinski prenašalec (PhpCAT) (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
Koncentracija prostih aminokislin močno niha v listih, zlasti med razvojem ali kot odgovor na abiotski/biotski stres. S staranjem listov se koncentracija skupnih aminokislin v listnih režah enakomerno zmanjšuje, medtem ko se v floemskem soku povečuje. Poleg tega se spekter aminokislin spreminja s starostjo rastline in prehrano z N. Med okrevanjem po stresu se lahko predhodno shranjene aminokisline porabijo za presnovo ali se transportirajo do ponorov.
Prisotnost aminokislin shranjenih v listih, se prav tako spreminja glede na rastlinsko vrsto.
Glavni bazeni so najverjetneje glutamat, aspartat, glutamin in prolin ali asparagin pri stročnicah, koruzi in rižu (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
Ureidi predstavljajo glavno obliko shranjevanja N v tropskih stročnicah. Prisotni so tudi pri rastlinskih vrstah, ki niso stročnice. Povečana koncentracija ureidov/alantoina sproži splošni odziv na abiotski in biotski stres (Tegeder in Masclaux-Daubresse, 2018).
5.2 TRANSPORTERJI ORGANSKIH MOLEKUL 5.2.1 Aminokisline
Večina začetnih študij o transportu organskih oblik dušika je izvedena z uporabo Arabidopsis thaliana. Kasneje so odkrili homologne transporterje tudi pri drugih, kot so paradižnik, krompir, bob, kloščevec, grah, ječmen in riž (Rentsch in sod., 2007). V rastlinah so odkrili več tipov aminokislinskih transporterjev, ki jih razvrščamo v družine.
5.2.1.1 Super družina ATF transporterjev
Družina ATF (družina aminokislinskih transporterjev) transporterjev z drugo besedo družina AAAP (aminokislinka/avksinska permeaza) je bila prva opisana pri rastlinah. Znotraj poznamo 6 poddružin:
a) AAP (aminokislinske permeaze) vključuje 8 transporterjev. Transportirajo aminokisline in glutamat. AtAAP6 je znan kot visoko afinitetni, medtem ko so ostalo znotraj družine AAP srednje ali nizko afinitetni za prepoznavo substrata.
b) LHT (lizinski/histidinski transporterji) transporterji, z visoko afiniteto do nevtralnih in kislih aminokislin.
c) ProT transportirajo prolin, glicin, betain in druge amonijeve spojine, kot tudi aminokislino α-aminobutanojsko kislino (GABA) s srednjo ali nizko afiniteto.
d) GAT (transporterji γ-aminobutanojske kisline), za transport GABA kisline in njenih spojin.
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
12
e) ANT1 podoben protein (transporter aromatskih in nevtralnih aminokislin 1), do zdaj je raziskan le AtANT1 kot srednje afinitetni transporter. Ostalih 18 predstavnikov še ni natančno poznanih.
f) AUX podskupina, transporter AtAUX1 ima vlogo pri transportu hormona avksina, nedavno pa so odkrili vlogo tudi pri transportu indol-3-ocetne kisline (IAA) (Rentsch in sod., 2007).
5.2.1.2 Super družina APC transporterjev
Druga velika družina aminokislinskih prenašalcev je APC (aminokisline-poliamin-holin).
Homologi so prisotni pri prokariontih (bakterije, arheje) in evkariontih (parazitski protozoji, glive, živali). Transporterji iz družine APC se delijo na dve podskupini:
a) CAT (prenašalci kationskih aminokislin), AtCAT1 in AtCAT5 sta bila opisana kot visoko afinitetna transporterja. Nedavno so dokazali vlogo AtCAT6 pri transportu nevtralnih aminokislin in bazične aminokisline lizina z zmerno afiniteto.
b) LAT (prenašalci L-aminokislin) so poimenovani po podskupini, ki jo najdemo pri sesalcih. Zaenkrat ni podatkov o biokemičnih lastnostih rastlinskih LAT (Rentsch in sod., 2007).
Ganeteg in sodelavci (2017) so v študiji z genotipi A. thaliana, ki se razlikujejo v izražanju lizinsko/histidinskega transporterja LHT1 ugotavljali vlogo organskega N v prehrani rastlin.
Poskus so izvedli s tremi različnimi genotipi, in sicer LHT1-KO (knock-out), divji tip (Wild type) in 35S-LHT1. Rastline so izpostavili minutnemu pulzu dvojno označenega L-glutamina.
V drugem poskusu so genotipe izpostavil dvojno označenemu L-glutaminu ali 15NH4+, da bi ocenili vpliv razlik v izražanju LHT1 na označena 13C in 15N, ter omogočili primerjavo pridobivanja dveh virov N. Vsebnost 13C, 15N in označenega L-glutamina so določili s tekočinsko kromatografijo-masno spektrofotometrijo (TK-MS).
Višje ravni N, označenega s 15N in C, označenega s 13C nakazujejo, da je sposobnost korenin za sprejem aminokislin pomembna lastnost za organsko prehrano rastlin z N. V poskusu so preučevali genotipske razlike v hitrosti privzema L-glutamina in NH4+. LHT1-KO mutanti, ki so bili izpostavljeni označenem L-glutaminu so v koreninah vsebovali bistveno manj 13 C-označenega C in 15N-označenega N v primerjavi z divjim tipom in 35S-LHT1 rastlinami (Slika 9). To nakazuje, da so te rastline (LHT1-KO) lahko dostopale do označenega N šele po mineralizaciji L-glutamina v 15NH4+ in morda 15NO3-. Rastline divjega tipa so imele podobno vsebnost ozačenega 15N za oba vira, kar kaže na podoben vnos iz L-glutamina ali NH4+ (Slika 9). Nasprotno pa so rastline 35S-LHT1 pokazale višjo stopnjo označenega 15N iz L-glutamina (Slika 9a), rastline LHT1-KO pa višjo stopnjo 15N iz NH4+ (Slika 9a) (Ganeteg in sod., 2017).
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
13
Slika 7: Primerjava izotopno označenega L-glutamina in amonija za različne genotipe Arabidopsis. Koreninska vsebnost 15N-ozanečenga N (a) in 13C-označenega C (b) po dodatku U-13C5, 15N2 L-glutamina ali 15NH4+. Stolpci predstavljajo srednje vrednosti ± SE (standardna napaka), N =6. Različno male črke označujejo razliko med rastlinami tretiranimi z L-glutaminom in NH4+, znotraj posameznega genotipa. Različne velike črke pa označujejo razliko med genotipi znotraj posameznega tretiranja z N (prirejeno po Ganeteg in sod., 2017).
5.2.1.3 Druge družine transporterjev
Nedavno je bila odkrita nova družina transporterjev. Imenuje se UmamiT (usually multiple amino acids move in and out transporter), ki uravnava transport aminokislin v in iz celic.
Spada v naddružino DMT (transporterji metabolitov). UmamiT18 je dvosmerni transporter aminokislin, se nahaja v plazmalemi celic prevodnih tkiv in razvijajočih se semen. Poleg UmamiT 18 pri izvozu iz floema v razvijajoči se embrio sodelujejo tudi UmamiT14, 28 in 29 (Dinkeloo in sod., 2018).
V različne druge družine spadajo prenašalci aminokislin, ki se nahajajo v membranah organelov. Identificirani so bili prenašalci, ki omogočajo prenos aminokislin iz citosola prek ovojnic plastidov. V zunanji ovojnici pri grahu tvori OEP16 kationsko selektivni kanalček za prenos aminokislin in aminov. Zaenkrat je edini znan transporter, ki deluje na notranji ovojnici plastidov, DiT2.1 (dikarboksilatni transporter). DiT2.1 sodeluje pri izmenjavi glutamata in malata, ki sta bistvenega pomena za fotorespiracijo. Mitohondrijski transporterji aminokislin so člani družine MCF (mitohondrijski prenašalci). V A. thaliana sta bila
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
14
funkcionalno opredeljena dva AtmBAC (mitohondrijski prenašalec osnovnih aminokislin).
AtmBAC1 in AtmBAC2 sta odgovorna za transport arginina, lizina, ornitina in histidina (Rentsch in sod., 2007).
5.2.2 Urea
Urea predstavlja lahko dostopen vir dušika v tleh, saj jo izloča veliko število organizmov.
Prav tako pa je ene izmed najpogosteje uporabljenih dušikovih gnojil v kmetijstvu. V tleh se sečnina hitro hidrolizira z encimom ureazo, ki jo izločajo mikrobi, rastlina pa uporabi sproščene N anorganske ione. Nedavno pa so v rastlinah identificirali posebnega membranskega prenašalca za ureo. To nakazuje, de je lahko ta organska oblika N neposredni vir N (Muratore in sod., 2021). Nadaljnje raziskave so pokazale, da lahko koreninske celice direktno sprejemajo ureo iz tal. Glavni transporter odgovoren za privzem uree pri Arabidopsis je AtDUR3, ki deluje kot ko-transportni mehanizem (simport urea/protoni). AtDUR3 je visoko afinitetni transporter uree, ekspresija le tega se poveča ob pomankanju N in zmanjša ob dodatku nitrata ali amonija (Kraiser in sod., 2011). Ekspresija AtDUR3 pa se močno poveča ob dodatku sečnine (Muratore in sod., 2021).
Raziskava Mérigout-ja in sodelavcev (2017) opredeljuje učinek sečnine na rast Arabidopsis.
Rastline so gojili v hranilni raztopini, ki je kot vir N vsebovala nitrat in amonij. Po petih tednih so jih prenesli za 1 teden v hranilne raztopine, ki so vsebovale amonijev nitrat (AN), amonijev nitrat + urea (AN + U), samo sečnino (U) in zadnja ni vsebovala vira N (stradanje – S). Izvedena sta bila dva neodvisna poskusa, fenotipi rastlin v enem od poskusov so prikazani na sliki 6A. Na sliki 6B so merili vsebnost celotnega N. Opaziti je manjšo vsebnost N v koreninah in poganjkih rastlin, ki so rasle s sečnino kot edinim virom N. V primerjavi z rastlinami, ki so rasle z AN in AN + U razlik v vsebnosti N ni bilo. Po pričakovanjih je bila vsebnost pri rastlinah, ki so bile podvržene pomanjkanju N še izrazitejše.
Slika 8: Fenotipi rastlin (A), vsebnost N (%) v koreninah in poganjkih pri različnih režimih. Vrednosti so povprečja ± SD 21 ponovitev. Različne črke označujejo pomembne razlike med režimi pri P < 0,05 (prirejeno po Mérigout in sod., 2017).
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
15
Za preučevanje absorpcije sečnine v koreninske celice so uporabili 15N označeno sečnino.
Rastline gojene v hranilnih raztopinah so 5 minut inkubirali z označenim sečninski pripravkom. Merili so tudi vnose N z uporabo 15NO3- in 15NH4+. Privzem sečnine v korenine je zaznan ne glede na režim vnosa N v rastline (Slika 7A). Dotok sečnine je bil največji, ko je bila ta prisotna kot edini vir N (7A). Pri uporabi sečnine v kombinaciji z amonijevim nitratom (AN ali AN + U) na privzem nitrata ni imelo vpliva. Vendar se je zmanjšal pri rastlinah gojenih s sečnino in tistim podvrženim pomanjkanju N. Nasprotno je bil dotok amonija pri rastlinah podvrženih stradanju, 2-krat večji kot pri AN ali AN + U rastlinah. Medtem ko sta se amonij in sečnina asimilirala neposredno v koreninah, se je nitrat hitro prenesel v poganjke, saj je bila vrednost razmerja 15N med poganjki in koreninami približno 1 za rastline AN in AN + U (Slika 7B). Zelo malo nitrata je bilo v poganjkih, ki so rasli z ureo (Mérigout in sod., 2017).
Slika 9: Pritok N v Arabidopsis (A) in razmerje med poganjki in koreninami glede na skupno količino 15N.
Vrednosti so povprečja ± SD petih ponovitev. Različne črke označujejo razlike med režimi pri P < 0,05 (prirejeno po Mérigout in sod., 2017)
Predstavljeni podatki dokazujejo, da je navadni repnjakovec (A. thaliana) sposoben sprejema sečnine kot edinega vira N. Privzem sečnine sta uravnavala sama sečnina in amonijev nitrat, ne pa tudi stradanje N. Sprejem uree je bil manj učinkovit kot sprejem nitratov. Rastline, ki so rasle s sečnino pa so kazale znake pomankanja N (Mérigout in sod., 2017).
5.2.3 Ureidi
Pri stročnicah, kot so soja, navadni fižol in grah sta glavna produkta vezave N2 ureida alantoin in alantoinska kislina. Transportirata se iz nodulov v poganjke. Rastlinski transporterji alantoinske kisline še niso znani. Prenašalci alantiona imenovani UPS (ureidne premeaze) so opredeljeni kot člani družine DMT (transporterji metabolitov). AtUPS1 transportira alantion, uracil in ksantin. Ostala člana pa sta odgovorna za transport uracila (AtUPS2) in ksantina (AtUPS5). PvUPS1 izoliran iz navadnega fižola transportira alantion, prepozna pa tudi sečno kislino in ksantin (Rentsch in sod., 2007).
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
16 5.2.4 Peptidi
Novi rezultati študij so pokazali, da lahko rastline sprejmejo dipeptide, tripeptide in celo oligopeptide brez predhodne encimske razgradnje. Rastlinski transporterji peptidov pripadajo trem različnim družinam, in sicer PTR (transport di- in tripeptidov), OPT (oligopeptidni transporterji) in TAP (transport večjih peptidov), od katerih vsaka prepoznava peptide določene dolžine (Rentsch in sod., 2007).
5.3 REGULACIJA TRANSPORTA
Transport aminokislin je reguliran preko sprememb v okoljskih dejavnikih, kot so svetloba, osmotske spremembe in napad patogena. Malo je znanega o vplivu svetlobe na rastlinske aminokislinske transporterje (Liu in Bush, 2006).
Rastline ob stresnih pogojih sintetizirajo in kopičijo osmoprotektanke, med katere spada prolin in še nekateri drugi. Ekspresija nekaterih transporterjev naj bi bila regulirana z osmotskih stresom. Pri Arabidopsis so zasledili, da je bilo izražanje AtAAP4 in AtAAP6 zavrto ob vodnem in slanostnem stresu. Indukcija transporta prolina in represija transporta ostalih aminokislin bi lahko bila pomembna za premagovanje stresnih pogojev v okolju (Liu in Bush, 2006).
Razpoložljivost hranil naj bi imela vpliv na izražanje genov transporterjev. Ekspresija transporterja AtAAP1 je bila povečana ob dodatku saharoze ali glukoze. Že dolgo časa je znano, da pomankanje nitrata v tleh povzroči povečano aktivnost sprejema nitrata. Le malo pa je znano o vplivu razpoložljivosti nitrata na aminokislinske transporterje. Pri Arabidopsis so ob pomankanju nitrata opazili indukcijo sinteze transporterja AtAAP1. Dokazana je tudi indukcija ekspresije AtAAP1 z amonijem ali aminokislinami (Glu in Gln) (Liu in Bush, 2006).
Geni aminokislinskih transporterjev imajo zapleteno ekspresijo in so regulirani s strani številnih razvojnih in okoljskih signalov. Kljub vse številčnejšim študijam, je malo znanega o regulatornih elementih v genih transporterjev, ki so odgovorni za nadzor ekspresije (Liu in Bush, 2006).
6 APLIKACIJA
Trg ponuja širok spekter gnojil, ki vsebujejo najrazličnejše aminokisline tudi proteine in druge organske oblike N. Največkrat se gnojila na podlagi aminokislin uporablja za foliarno aplikacijo. Lahko pa tudi za kapljično namakanje oziroma fertigacijo sadnega drevja, vrtnin, okrasnih rastlin in trte. Pomemben je optimalen odmerek in termin gnojenja. Ta je naveden na gnojilnem sredstvu. Pred gnojenjem je priporočljivo opraviti analizo tal, ki nam pove trenutno založenost tal s hranili. Tako lahko določimo optimalen odmerek, saj ne želimo prekomernega gnojenja.
Štangl L. Mehanizmi sprejema organskih oblik dušika v rastline.
Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021
17 7 EKOLOŠKI VIDIK
Dandanes se običajno uporabljajo anorganska dušikova gnojila. Ta vsebujejo nitrat, ki pa se zaradi visoke mobilnosti v tleh hitro izpira po talnem profilu. Pri gnojenju je sicer za rastlino lahko dostopen, vendar se zaradi izpiranja hitro premakne v nedosegljivo območje. Z zelenjavo dobimo ljudje največ nitrata, a ta ni zdravju škodljiv. Večino ga izločimo skozi ledvice. Produkt pretvorbe nitrata je nitrit, ki pa je zdravju škodljiv. V ustih in želodcu, v kislem okolju se lahko del nitrata pretvori v nitrit. To lahko predstavlja nevarnosti pri prehrani ljudi in pri krmi za prehrano živine (Mihelič in sod., 2009).
Dejstvo, da lahko rastline sprejmejo tudi Norg bi lahko spremenilo strategijo gnojenja pri rastlinah. Zaradi gnojenja z anorganskimi gnojili, se pojavlja evtrofikacija vodnih površin, onesnaževanje podtalnice in zraka. Po drugi strani pa so organska gnojila stabilnejša. Razvoj
Dejstvo, da lahko rastline sprejmejo tudi Norg bi lahko spremenilo strategijo gnojenja pri rastlinah. Zaradi gnojenja z anorganskimi gnojili, se pojavlja evtrofikacija vodnih površin, onesnaževanje podtalnice in zraka. Po drugi strani pa so organska gnojila stabilnejša. Razvoj