Вчені зібрали колекцію генів азотфіксуючих бактерій для вирішення проблеми з добривами

505
Гени азотфіксуючих бактерій

Такі гени дозволяють бактеріям-колонізаторам рослин використовувати азот з повітря і перетворювати його в аміак, природне добриво.

Група вчених, в числі яких два експерта з Університету штату Вашингтон, опублікувала дослідження «Контроль азотфіксації у бактерій, пов’язаних з зерновими культурами» в кінці минулого місяця. Ця робота може допомогти в майбутньому використовувати менше штучних добрив для вирощування таких важливих харчових культур, як пшениця, кукурудза і соя.

«Зростає інтерес до зменшення кількості синтетичних добрив, які використовуються в сільському господарстві, тому що це дорого, має негативний вплив на навколишнє середовище і вимагає багато енергії для виробництва добрив. Існує велика перевага в розробці способів збільшення вкладу біологічної фіксації азоту в рослинництві у всьому світі», – сказав Джон Пітерс, директор Інституту біологічної хімії WSU і співавтор дослідження.

Дослідження групи допомагають поділитися симбіотичною вигодою, виявленою у бобових культур, на які аграрії покладаються століттями, щоб природним чином збагатити грунт.

Бобові культури, такі як нут і сочевиця, потребують значно меншої кількості добрив, ніж інші культури, оскільки вони налагодили симбіотичні відносини з бактеріями, які колонізували їх кореневі системи. Ці бактерії перетворюють газоподібний азот в аміак за допомогою процесу, званого біологічного фіксацією азоту. Бактерії беруть азот з повітря і перетворюють його в аміак для рослин, які використовують його для свого росту. Рослини в свою чергу забезпечують вуглець і інші поживні речовини для мікробів.

Щоб працювати в симбіозі бобові та мікроби в процесі еволюції створили мережу сигналів, зрозумілих один для одного. Рослини виділяють хімічні речовини, які сигналізують бактеріям, коли їм потрібен фіксований азот. Бактерії виробляють схожі сигнали, щоб рослини знали, коли їм потрібен вуглець.

У пошуках синтетичного аналога для подібного симбіозу між іншими бактеріями і культурами, вчені працювали над визначенням груп генів в бактеріях, відповідальних за фіксацію азоту, а потім додавали ці групи генів в інші бактерії.

«Це всього лише перший крок, хоч і значний, на шляху до з’ясування того, як сприяти збільшенню внеску біологічної фіксації азоту в рослинництві», – сказав Пітерс.

Скорочення потреб в азотних добривах може мати величезний вплив на доступність продовольства в усьому світі, особливо, в країнах, що розвиваються, де добрива занадто дорогі для аграріїв, а культури не можуть зростати в багатьох областях через бідний на азот грунт.

«Виробництво продуктів харчування з мінімізацією внесення азотних добрив може стати величезною подією в слаборозвинених країнах. Додавання цих мікробів буде схоже на поливання коренів спеціальним розчином», – пояснив вчений.

phys.org

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram