Вчені з Університет Іллінойсу в Урбана-Шампейн повідомили про перспективний підхід до зменшення втрат азоту в посівах кукурудзи без шкоди для врожайності. Йдеться про використання генів її дикого родича — теосінте — які впливають на мікробіом ґрунту та уповільнюють процеси нітрифікації й денітрифікації.
Як це працює
Науковці встановили, що кукурудза з інтегрованими генами теосінте здатна змінювати склад і активність мікроорганізмів у ризосфері. У польових і тепличних дослідах вдалося досягти зниження нітрифікації до 50%.
Нітрифікуючі бактерії перетворюють амоній (NH₄⁺), що надходить із органічної речовини або добрив, на нітрат (NO₃⁻). Нітрат легко вимивається з ґрунту, що призводить до втрат азоту та забруднення водних ресурсів.
Денітрифікуючі бактерії, своєю чергою, відновлюють нітрати до газоподібних форм азоту. За сприятливих умов утворюється безпечний динітроген (N₂), однак за дефіциту вуглецю або надлишку кисню вони продукують закис азоту (N₂O) — один із найпотужніших парникових газів.
Роль теосінте
Ще у 2021 році дослідники виявили, що подібна властивість природно притаманна теосінте — дикій злаковій рослині з Мексики та Центральної Америки, яка є предком сучасної кукурудзи.
Під час активації певних генів коренева система теосінте виділяє біохімічні сполуки, що пригнічують активність нітрифікуючих і денітрифікуючих бактерій у ризосфері.
У результаті азот довше зберігається у формі амонію, який менш рухомий у ґрунті та доступніший для поглинання рослиною.
Значення для аграрного виробництва
У період Зеленої революції широке застосування азотних добрив фактично нівелювало потребу культури «конкурувати» з мікроорганізмами за доступний азот. Проте сучасні виклики — зростання вартості добрив, кліматичні зміни, екологічні обмеження — вимагають підвищення ефективності використання поживних речовин.
Інтеграція ознак, що пригнічують нітрифікацію та денітрифікацію, може стати інструментом:
- зменшення норм внесення азотних добрив;
- зниження втрат азоту через вимивання;
- скорочення викидів закису азоту;
- підвищення стійкості агросистем.
Для українських аграріїв така технологія потенційно відкриває можливість оптимізувати азотне живлення кукурудзи без втрат урожайності та з меншим екологічним навантаженням.
Очікується, що подальші дослідження будуть спрямовані на стабільність прояву цієї ознаки в різних ґрунтово-кліматичних умовах і її сумісність із сучасними гібридами.
