Talajélet
Talajélet

Növényi maradványok lebontása mikroorganizmusok által termelt enzimekkel

Növényi maradványok lebontása mikroorganizmusok által termelt enzimekkel

A búzaszalma összetételét tekintve 34-40% cellulóz, 30-35% hemicellulóz és 14-15% lignin, amelyek bonyolult szerkezetet alkotnak (Lawther 1996).

Cellulóz

A növényi sejtfal lignocellulózt alkotó makromolekulái közül a cellulóz a legnagyobb mennyiségben előforduló lineáris biopolimer. Glükóz egységekből épül fel. Ez a vízben oldhatatlan, rendkívül ellenálló poliszacharid elsősorban a másodlagos növényi sejtfalban található, ahol fontos szerepe van a sejtfal stabilizálásában és ezt a funkciót még a sejt pusztulása után is betölti. A cellulóz lebontását háromféle enzim összehangolt működése végzi: endoglukanáz, exoglukanáz és cellobiáz. A talajban a cellulózbontást számtalan ökológiai faktor befolyásolja (pl. fixált nitrogén mennyisége).

Hemicellulóz

A cellulóz után a hemicellulóz a második legnagyobb mennyiségben jelenlévő biopolimer, mely részt vesz a növényi sejtfal felépítésében. Ezek főként pentozánok, melyek közül a xilánok (D-xilóz egységek) a leggyakoribbak, de kisebb mennyiségben D-arabinózt, D-galaktózt és D-glükuronsavat is tartalmazhat.

A baktériumok növényi maradványokat bontó enzimjei

A bakteriális cellulázok működésének vizsgálata egyre növekvő érdeklődést vált ki a kutatók körében. A celluláz-aktivitással rendelkező baktériumtörzsek rendkívül hasznosak a cellulózoknak és lignocellulóznak, mint holt szerves anyagnak a lebontásában, átalakításában és a humuszképzésében. A tarlón maradó gabonafélék szalmája évente sok ezer tonnára becsülhető. A szalma cellulóz, hemicellulóz és lignintartalmának lebontása és az alkotórészek visszajuttatása a biológiai körforgalomba a talajtermékenység-megőrzése szempontjából alapvető fontosságú.

A baktériumok endo- és exoglükanázokat és cellobiázokat egyaránt képesek termelni, amellyel a kristályos cellulózrostokat rövidebb láncokká alakítják. A mikroorganizmusok által termelt celluláz enzimek szinte mindegyike a rostok kötéseit hidrolizálja (bontja), és ezáltal vagy a hosszú láncokat rövidíti, vagy láncvégekről kisebb egységeket (cellobióz) hasít le. Az eredmény olyan kisebb molekulák tömege, amelyeket könnyen vesznek fel egyéb mikroorganizmusok és alakítanak saját anyagaikká, vagy energiában gazdag vegyületekké.

A termelődött enzimek aktív formában a holt szerves anyagra adszorbeálódnak. Az adszorbeálódott enzimek már a kristályos cellulóz kisebb egységekre bontását hatékonyan elvégzik. A mikroorganizmusok életfolyamataikba az egyszerű szénhidrátokat tudják bevonni.

Cellulózbázisú tápanyag esetében először a hosszú szénláncú szénhidrátnak le kell bomlani egyszerű szénhidrátokká. Ezt a folyamatot irányítják a baktériumok által termelt és kiválasztott celluláz enzimrendszerek. A kristályos cellulóz, különösen, ha ligninbe ágyazódva van jelen, vízben nem oldható, biológiai szempontból ellenálló rendszer. A lebontáshoz több enzim együttes működése, azok egymást erősítő ún. szinergizmusa szükséges.

A ma elfogadott hipotézis szerint a bontás a cellulóz amorf részein indul, véletlenszerűen az endo-celluláz enzim hatására. A mikroorganizmusok rendszeresen kölcsönhatásba lépnek egymással, ezáltal a kedvező hatásukat fokozottabban tudják kifejteni. Ilyen kedvező hatás várható a cellulóztartalmú holt szerves anyagok bontásakor is. Kevert kultúrájú cellulózbontó mikroorganizmusok együttműködve a nem cellulózbontó mikroorganizmusokkal, sokkal intenzívebb cellulózbontásra képesek, mint önmagukban.

Agrofórum Hírlevél
Iratkozzon fel az Agrofórum hírlevélre!

A feliratkozást követően a rendszer egy megerősítő emailt fog küldeni a megadott email címre. Ha nem érkezne meg a levél, kérjük nézze meg a spam vagy Gmail esetén a Promóciók és az Összes levél mappát.

Amiről a talajszelvények mesélnek

2024. március 26. 08:10

A Debreceni Egyetem Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Kar, valamint az AKIT Nyíregyházi Kutatóintézete is csatlakozott a Magyar Talajtani Társaság ,,A talaj élete – amit egy szelvény el tud mondani magáról" elnevezésű országos figyelemfelkeltő akciójához.

Mikrobiológiai készítmények termésnövelő hatása a növénykultúrákban

2024. február 28. 14:10

A termőtalajok romlása világviszonylatban, de Magyarországon is jelentős. A fő probléma az, hogy a talajélet egyre silányabbá válik, ennek következtében sérül a tápanyagszolgáltató képesség, a pufferkapacitás, a víz- és hőháztartás és elveszti a talaj a szerkezetét.

Hol a felelősség a termőtalaj-védelemben?

2024. február 26. 11:40

A Magyar Talajvédelmi Baktérium -gyártók és -forgalmazók Szakmai Szövetsége ,,Termőtalaj - lehetőségek és kihívások a növénytermesztésben” címen szervezett kerekasztal-beszélgetést az idei AgromashExpo és Agrárgépshow-n, mely során a talajvédelem kérdésköre ismét reflektorfénybe kerülhetett hála a meghívott szövetségi tagoknak, szakembereknek.

Mikrobiális élet szerepe a tápanyagszolgáltatásban

2024. február 19. 09:10

A termőtalajok romlása világviszonylatban, de Magyarországon is jelentős. A fő probléma az, hogy a talajélet egyre silányabbá válik, ennek következtében sérül a tápanyagszolgáltató képesség, a pufferkapacitás, a víz- és hőháztartás és elveszti a talaj a szerkezetét.

Kérdések és válaszok a biogeN (mIKRo-CELL) felhasználásával kapcsolatban

2022. július 29. 11:33

Elkezdődtek az aratások, így az eddig hozzánk érkezett kérdésekből válogattunk, és nyilvános válaszokkal igyekszünk további termelőknek is segíteni.

Intenzív talajélet nélkül nincs hatékony növénytermesztés, avagy a baktériumkészítmények szerepe a szárbontásban!

2019. október 9. 08:06

A szántóföldön termesztett növénykultúrák betakarított termése a teljes növényi biomassza kevesebb, mint 50%-a. A fennmaradó nagyobb rész melléktermék, melynek jelentősebb része nem kerül vissza a talajba. A gabonafélék, ipari és takarmánynövények gyökér és szármaradványa átlagosan a 8-10 tonnát is elérheti hektáronként.

Baktériumkészítményekkel a precízebb és fenntarthatóbb gazdálkodás irányába

2019. január 30. 11:08

Nincsen más lehetőség, mint előre menekülni. Ezt vallja idősebb és ifjabb Petrohay György, akik a Velencei-tó közelében, Seregélyes határában gazdálkodnak.

Változtassuk istállótrágyává a szármaradványokat!

2022. július 8. 08:34

A Biovéd szakmai cikksorozattal kezdte el bemutatni biológiai nitrogénpótló rendszerét.