Как растения контролируют использование азота
Исследование систем генетического и белкового контроля, регулирующих использование азота корнями растений, может помочь в создании сельскохозяйственных культур, которым для получения хорошего урожая требуется меньше азотных удобрений. Биохимик растений Сойчи Кодзима и его коллеги из Университета Тохоку обсуждают свои выводы и планы в статье в журнале Frontiers in Plant Science.
Азот — настолько важный питательный элемент для растений, что огромные количества азотных удобрений вносятся на сельскохозяйственные земли по всему миру. Эти удобрения в основном содержат азот в форме ионов аммония (NH4+) — той химической форме, в которой азот легче всего усваивается корнями растений. Однако избыток азота в почве и его попадание со стоком в озера и реки вызывает серьезный экологический дисбаланс, включая цветение водорослей, которое обедняет воду кислородом и убивает рыбу и другую водную жизнь.
«Одна из ключевых целей современного сельскохозяйственного исследования — создать культуры, которые могут здорово расти, не полагаясь на такое большое количество дополнительного азота», — говорит Кодзима. Он добавляет, что за этой целью стоят значительные экономические и экологические стимулы, отмечая, что «в настоящее время для превращения атмосферного азота в аммоний для удобрений требуется энергия огромного количества ископаемого топлива».
Исследователи работали с небольшим цветковым растением резуховидкой Таля (Arabidopsis thaliana), обычным видом, используемым для лабораторных исследований в науке о растениях.
«В совокупности наши результаты раскрывают на генетическом уровне регуляторные механизмы, работающие, когда растения используют азотные удобрения в своих корнях», — говорит Кодзима.
Следующий шаг команды — определить, характерны ли выявленные у Arabidopsis процессы для других видов растений, особенно для основных сельскохозяйственных культур, таких как рис и другие злаки. Если это подтвердится, это может открыть путь для селекционеров и генетиков к созданию культур, которым может потребоваться гораздо меньше удобрений, но которые при этом будут давать урожаи, необходимые для пропитания мира. Усиление производства или активности ферментов, синтезирующих аминокислоты, может стать ключом к успеху.