Учёные обнаружили недостающее звено в процессе фиксации азота у растений
Учёные из Центра Джона Иннеса обнаружили ключевой компонент процесса фиксации азота у растений. Они идентифицировали важный белок, который облегчает движение кальция в клетках растений. Это движение кальция сигнализирует растению о близости азотфиксирующих бактерий и запускает развитие клубеньков на корнях для размещения этих бактерий.
Азот — самый распространённый газ в атмосфере, и бобовые способны извлекать его из воздуха и включать в свои клетки. Это возможно благодаря симбиотическим отношениям с определённым типом почвенных бактерий, которые живут в их корнях. Эти бактерии фиксируют азот и передают его растению в обмен на сахара и другие питательные вещества. Эта функция позволяет бобовым расти с меньшим количеством азотных удобрений.
Профессор Джайлс Олдройд возглавляет исследовательскую группу, цель которой — перенести способность к фиксации азота на другие типы растений, такие как пшеница или ячмень. Это увеличило бы рост и урожайность этих культур, особенно в развивающихся странах, где у фермеров меньше доступа к азотным удобрениям.
Давно известно, что взаимодействие между растениями и бактериями зависит от движения кальция в клетках корня. Это движение кальция происходит в центральном ядре клеток растений. Новое исследование под руководством доктора Мириам Шарпантье и профессора Джайлса Олдройда обнаружило набор критически важных белков, называемых циклическими нуклеотид-управляемыми каналами 15 (CNGC15s), которые необходимы для движения кальция в ядро.
Учёные выяснили, что CNGC15s облегчают движение кальция в ядро, позволяя растению получить информацию о близости азотфиксирующих почвенных бактерий. Это позволяет растению запустить клеточные и развивающие процессы, которые облегчают размещение бактерий, способствуя установлению симбиоза и фиксации азота. Хотя это движение кальция ограничено ядрами клеток растений, оно оказывает большое влияние на рост всего растения.
Профессор Олдройд: «Это открытие демонстрирует, что в клетках растений существует белок CNGC, расположенный на краю ядра, который контролирует движение кальция в ядро. Это важный шаг к пониманию фиксации азота у бобовых, и это понимание поможет нам создать более эффективные культуры».
Доктор Шарпантье: «Хотя присутствие ядерных кальциевых сигналов у растений было продемонстрировано более десяти лет назад, точная идентичность ядерного кальциевого канала оставалась загадкой. Это исследование идентифицирует первый ядерный кальциевый канал у растений. Кальциевая сигнализация важна не только для симбиоза, но и для многих других процессов, происходящих в растении во время развития и в ответ на окружающую среду. Знание идентичности ядерного кальциевого канала теперь позволит нам лучше понять, как растения используют ядерные кальциевые сигналы для роста и реакции на окружающую среду».