Бобовые культуры вроде гороха или сои давно умеют вступать в симбиоз с почвенными бактериями. Микроорганизмы поселяются в клубнях на корнях и превращают атмосферный азот в доступные для растений соединения. Злаки, к сожалению, такой способностью не обладают. Их корневая система распознает бактерии как угрозу и блокирует их проникновение.
Источник изображения: www.earth.com
В центре внимания учёных оказался белок, который работает как молекулярный сторож. Он оценивает приближающиеся микроорганизмы и запускает либо симбиоз, либо защитную реакцию. Сигналом тревоги служат частицы хитина, характерные для грибков-паразитов.
Исследователи обнаружили, что за выбор стратегии отвечают два небольших участка внутри этого сенсора. Они действуют как переключатель: от их структуры зависит, откроет ли растение доступ бактериям или начнет обороняться. Ученые взяли рецептор ячменя и заменили эти ключевые фрагменты. В результате белок изменил поведение и подал сигнал к «сотрудничеству» вместо защиты.
Это означает, что у злаков генетически заложена способность к симбиозу, но механизм отключён эволюцией. Точечная модификация позволяет его активировать.
Практическое внедрение технологии решило бы сразу несколько проблем. Производство азотных удобрений требует огромных энергозатрат, а их избыточное применение наносит урон экологии. Дожди смывают азот с полей в водоемы, вызывая цветение водорослей и гибель рыбы. Переудобренная почва выделяет закись азота, а это уже парниковый газ.
Несмотря на ограниченный успех, на пути к самоудобряющимся злакам стоят серьезные препятствия. Растению придется строить на корнях специальные клубеньки и снабжать бактерии сахарами, которые оно добывает в процессе фотосинтеза. Это требует дополнительных ресурсов и не должно сказываться на урожайности. Кроме того, нельзя допустить ослабления иммунитета. Ведь патогенные грибки и бактерии могут воспользоваться той же лазейкой, что и полезные микроорганизмы.
Читайте далее на сайте
Из озер в бассейне Конго выделяется образовавшийся из древних растений углекислый газ
Индийские ученые раскрыли механизм защиты планеты от глобальной засухи
Ученые США научились создавать управляемые огненные торнадо для сжигания разлившейся нефти в океане
Генетики нашли ДНК знати Золотой Орды в Улитауской области Казахстана
Экологи провели рекордную очистку океана и собрали 45 миллионов килограммов пластика