Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе нашли способ уменьшить количество азотных удобрений, необходимых для выращивания сельскохозяйственных культур. Это открытие может сэкономить фермерам миллиарды долларов в год на расходах на удобрения, а также принести пользу окружающей среде. Работа ученых опубликована в журнале Plant Biotechnology.
Исследование проводилось в лаборатории Эдуардо Блюмвальда, выдающегося профессора растениеводства, который нашел новый способ улавливания зерновыми культурами азота, необходимого им для роста.
Это открытие может также помочь окружающей среде, уменьшив загрязнение азотом, которое может привести к загрязнению воды, увеличению выбросов парниковых газов и проблемам со здоровьем человека.
Азот играет ключевую роль в росте растений, и сельскохозяйственные предприятия зависят от химических удобрений для повышения производительности. Однако большая часть вносимых удобрений теряется, просачиваясь в почву и грунтовые воды.
Исследования Блюмвальда направлены на повышение степени преобразования газообразного азота, содержащегося в воздухе, в аммоний почвенными бактериями – процесс, известный как фиксация азота.
Бобовые культуры, такие как арахис и соя, имеют корневые узелки, которые с помощью азотфиксирующих бактерий обеспечивают растения аммонием. Зерновые культуры, такие как рис и пшеница, не обладают такой способностью и должны полагаться на поглощение неорганического азота, такого как аммиак и нитраты, из удобрений в почве.
“Если растение может производить химические вещества, которые заставляют почвенные бактерии фиксировать атмосферный азот, мы можем модифицировать растения, чтобы они производили больше таких химических веществ. Эти химические вещества будут вызывать бактериальную фиксацию азота в почве, а растения будут использовать полученный аммоний, сокращая количество используемых удобрений”, – рассказывают ученые.
Команда Блюмвальда использовала химический скрининг и геномику для выявления в растениях риса соединений, которые усиливают азотфиксирующую активность бактерий.
Затем они определили пути, по которым образуются химические вещества, и использовали технологию редактирования генов для увеличения производства соединений, стимулирующих образование биопленок. Эти биопленки содержат бактерии, которые усиливают преобразование азота. В результате азотфиксирующая активность бактерий увеличилась, как и количество аммония в почве для растений.
“Растения – это невероятные химические фабрики. Что это может сделать, так это обеспечить устойчивые альтернативные методы ведения сельского хозяйства, которые уменьшают использование чрезмерных азотных удобрений”, – подчеркнули исследователи.
Этот путь может быть использован и другими растениями. Калифорнийский университет подал патентную заявку на этот метод, которая находится на рассмотрении.
