151amjs澳金沙门 PDMA

下一代铁肥,可增加土壤中的粮食产量

食物问题

预计到2050年人口将达到近100亿,人们担心会有食物短缺。
由于城市化的结果,城市附近的农田下降。我们已经开发了一种可生物降解的下一代铁肥,该铁肥在碱性土壤中提供铁短缺,如果我们可以增加农业用地的粮食生产,我们认为这可以为全球可持续性社会做出贡献,而农业用地以前被认为是低生产率的。我们正在研究廉价的制造方法,以便它们可用于农业目的。

什么是PDMA?

由151amjs澳金沙门和Toushima University共同开发的Proline Deoxim Ginate的简称。这是一种合成产品,它通过更改稳定且廉价的L-氮杂氨酸-2-羧酸,用作脱氧曲酸化学合成(DMA)的原料,这是一种天然产物,该天然产物与从草家族的根部分泌的粘酸酸有关,并将其转化为稳定且廉价的L-prololine。

碱性土壤不良的初始化

促进植物中的铁吸收

1/3世界各地的土地是碱性土壤,pH值为7或更高。在那里,铁是植物生长必不可少的铁作为不溶于水的不溶的铁,因此植物不能完全吸收生长所需的铁(铁缺乏)。

照片:碱性土壤中的植物生长实例
碱性土壤中植物生长的示例

PDMA

PDMA(Proline deoxim Ginate)是由151amjs澳金沙门和Tokhima University共同开发的下一代铁肥,即使在碱性土壤中,也可以使植物吸收铁。
通过在碱性土壤上喷洒PDMA,植物可以吸收铁并有效从铁缺乏症中恢复过来。

词汇表

  1. Muginate
    植物分泌的天然铁螯合物质。 1976年,伊沃特大学的Takajo Seiichi博士发现它是“从小麦根部分泌的酸”,1978年,其化学结构由Takemoto Tsunematsu博士和其他人决定,名称为名字。
  2. 铁螯合
    “螯合物”在希腊语中的意思是“螃蟹剪刀”。围绕铁离子并且即使在碱性土壤中也是稳定的物质。

参考

发表论文时(2021年3月11日)

照片:PDMA粉末外观
PDMA粉末外观
PDMA结构
PDMA结构

植物中的铁吸收机制

草植物中的铁吸收机制

图:草植物中的铁吸收机制

草皮以外的植物中的铁吸收机制

图:草系以外的植物中的铁吸收机制

葡萄植物,例如大米,小麦和玉米从根部分泌小麦酸,在土壤中融化不溶的铁并将其吸收为“米瓜酸铁络合物”。 PDMA的工作原理与自然翼型相同,使植物能够吸收铁。
草皮以外的植物是由根还原酶和三价铁离子(Fe3+)用于二价铁离子(fe2+),然后被吸收,但是PDMA铁配合物也很容易将其简化为二价铁,因此PDMA对所有植物都是有效的。

环境友善

尽管“人造铁螯合物”在农业中使用,即使在碱性土壤中,它们仍然稳定,因为它们仍留在土壤中,但人们担心环境影响会对环境施加。
另一方面,PDMA,一种可生物降解的铁螯合物材料,在土壤中分解,从而减少了环境影响。

合成螯合铁和PDMA之间的降解性差异

微生物是使用螯合物质(合成螯合物,PDMA,柠檬酸)作为碳源培养的,并且在几天的过程中测量了培养基中剩余的碳含量的变化。合成螯合物(EDTA)不会被微生物降解,因此培养基中的碳量不会减少。

各种螯合物质(OECD301A)的微生物降解测试
图:各种螯合物质的微生物降解测试(OECD301A)

效果

碱性土壤中大米的户外种植实验(与Ishikawa郡郡大学合作)

照片:控制区
控制
照片:PDMA使用
使用PDMA

在幼苗移植后六周内看到。右侧的图显示了植入后2周后,每鼠的PDMA为16g。
在碱性土壤中,植物无法充分生长,因为它们不能吸收土壤中的铁(左图:控制部分)。散布PDMA在土壤中吸收铁,使大米可以剧烈生长,如右图所示。

南瓜,豆类和玉米种植实验

图:南瓜,豆类和玉米的种植实验

当PDMA铁配合物(Fe-PDMA)散布在碱性土壤上时,即使是南瓜和豆类等非葡萄植物也会生长良好。
在草植物(例如玉米)中,其效果比其他铁螯合物材料更为明显。

未来发展

我们希望在碱性土壤中增加占世界30%的碱性土壤中的粮食产量,以支持每个地区的富裕寿命,并通过绿化先前认为的贫瘠土地并促进二氧化碳的吸收来减少温室气体。

简介视频