Черноглазый горох может помочь отказаться от удобрений
Способность черноглазого гороха привлекать полезные бактерии не снижается из-за современных методов земледелия, как показало новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде. Его посадка в севообороте с другими культурами может помочь фермерам избежать использования дорогих и экологически вредных удобрений.
Без достаточного количества азота растения не растут. Бобовые, к семейству которых относится черноглазый горох, уникальны своей способностью получать значительные его количества, привлекая и защищая азотфиксирующие бактерии.
«Эта способность бобовых обеспечила им огромный успех как третьему по величине семейству растений на планете», — сказал Джоэл Сакс, профессор эволюции и экологии UCR.
Часто при выращивании культур внимание уделяют надземным признакам, таким как устойчивость к болезням, урожайность и содержание белка. Только недавно фермеры начали уделять больше внимания подземным признакам, например, способности растений привлекать полезные для почвы микробы.
Фитопатолог UCR Габриэль Ортис хотел понять, сохраняет ли черноглазый горох — очень популярный продукт во многих частях мира — свою способность привлекать полезные бактерии даже после применения современных методов земледелия. Во многих случаях растения, сильно подверженные влиянию человека, получают меньше пользы от взаимоотношений с бактериями по сравнению со своими дикими родственниками.
Однако Ортис и его команда обнаружили, что горох сохранил свою естественную способность формировать полезные отношения с азотфиксирующими бактериями. «Фактически, некоторые штаммы в эксперименте, по-видимому, получили от бактерий больше пользы, чем их дикие предки», — сказал Сакс.
Результаты этого исследования только что опубликованы в журнале Evolution. Эксперименты с 20 различными типами черноглазого гороха указывают на генетическую основу их симбиотических способностей.
«Мы можем использовать эту информацию в будущем для создания растений с лучшими характеристиками», — сказал Ортис. Он и его команда сосредоточились на черноглазом горохе, потому что он также засухоустойчив, что является еще одним важным качеством для фермеров Южной Калифорнии.
Чтобы привлечь азотфиксирующие бактерии ризобии, черноглазый горох выделяет через корни химические вещества. В конечном итоге на корнях образуются похожие на опухоли клубеньки, которые защищают ризобии и снабжают их углеродом. Взамен черноглазый горох получает полезную, фиксированную форму азота.
«Когда растение чувствует, что оно умрет, оно высвобождает бактерии в почву, восполняя ее», — объяснил Ортис. «Фермеры могут чередовать сезоны выращивания бобовых с другими культурами, оставляя почву полной азотфиксирующих бактерий, что снижает потребность в удобрениях».
Когда азотные удобрения вносятся быстрее, чем растения могут их использовать, излишки могут попасть в атмосферу в виде парникового газа или быть смыты в озера, реки и океаны. В водоемах азот питает вредоносное цветение водорослей, которые потребляют весь кислород и убивают рыбу.
«Чтобы сделать сельское хозяйство более устойчивым, одна из вещей, которую нам нужно сделать, — это сосредоточиться на способности растения получать услуги от микробов, уже находящихся в почве, а не пытаться получить эти услуги, сбрасывая химикаты», — сказал Сакс.