В рамках исследования, проведенного в лаборатории известного профессора и специалиста в области ботаники Эдуардо Блумвальда, удалось отыскать новый метаболический путь, благодаря которому злаковые могут более эффективно усваивать необходимый для роста азот. Исследование также может помочь уменьшить негативное экологическое воздействие азотистых удобрений на водные ресурсы и снизить объемы парниковых газов.
Азот играет ключевую роль для роста растений и применение азотных удобрений является неотъемлемой частью аграрной практики. Однако значительная часть удобрений теряется в результате утечки, что загрязняет и почву, и водные ресурсы. Новое исследование может стать помочь отыскать альтернативный источник азота для устойчивого роста и развития растений.
«Азотистые удобрения стоят очень дорого, - отмечает Блумвальд. – Поэтому с экономической точки зрения важно сокранить эту статью расходов. При этом стоит не забывать и об отрицательном экологическом эффекте, который оказывают эти удобрения».
На пути к природному удобрению
В центре исследования Блумвальда – способ увеличить преобразование азота из атмосферы в аммиак с помощью почвенных бактерий в результате процесса азотфиксации.
У таких бобовых, как арахис и соя, есть специальные клубеньки на корнях, на которых как раз и обитают азотфиксирующие бактерии. При этом у злаковых, в том числе у пшеницы и риса, таких клубеньков нет и в качестве питания им приходится использовать неорганический азот в форме аммиака и нитратов из неорганических удобрений.
«Если растение сможет вырабатывать специальные химические вещества, которые позволят фиксировать азот из атмосферы, то можно создать генно-модифицированные растения, которые будут вырабатывать подобные химические вещества в большем количестве, - говорит Блумвальд. – Таким образом, мы сможем увеличить объема азота, который фиксируется бактериями из почвы и растения смогут использовать этот азот, что снизит их потребность в объеме удобрений.»
Команда Блюмвальда использовала химический скрининг и методы геномики для определения тех соединения в рисе, которые усиливали активность азот-фиксирующих бактерий.
Затем они определили те химические пути, которые использовались для синтеза этих химических соединений и использовали методы генной инженерии для увеличения производства этих соединений, стимулирующих образование специальных биопленок. В этих биопленках как раз и содержались бактерии, которые усиливали фиксацию азота. В результате эксперимента наблюдалось повышение активности азотфиксирующих бактерий и содержания азота в почве в целом.
«Растения – это настоящие химические фабрики, - отмечает Блумвальд. – И мы можем заставить их работать более эффективно и, таким образом, снизить объемы используемых ими удобрений».
Найденный путь можно использовать и для других растений. В настоящий момент университет Калифорнии подал патент на разработку.
Источник: Materials provided by University of California - Davis. Original written by Emily C. Dooley. Note: Content may be edited for style and length.
