Первый шаг к снижению потребности растений в азотных удобрениях
Исследователи из Университета Миссури сделали открытие, которое может стать первым шагом к тому, чтобы сельскохозяйственные культуры стали потреблять меньше азота. Это принесло бы пользу как экономике фермеров (ежегодные затраты на азотные удобрения в США составляют около $8 млрд), так и окружающей среде, куда попадают излишки удобрений. Исследование опубликовано в журнале Science.
Профессор Гэри Стэйси обнаружил, что культуры вроде кукурузы «сбиты с толку», когда сталкиваются с полезными ризобиальными бактериями. При правильном взаимодействии бактерии получают от растения питание, а взамен производят азот. Однако многие культуры, включая кукурузу и томаты, распознают бактерии, но не вступают с ними в тесное взаимодействие.
«Проблема в том, что кукуруза, томаты и другие культуры реагируют иначе и не поддерживают тесного взаимодействия с ризобиями, что вынуждает фермеров вносить больше азотных удобрений, чем могло бы потребоваться», — сказал Стэйси.
У бобовых культур, таких как соя, в ответ на сигнал бактерий образуются клубеньки, где ризобии накапливаются и фиксируют атмосферный азот для роста растения. У других культур эта реакция не происходит.
«Ризобии в ходе эволюции выработали химическое вещество, подавляющее защитную реакцию у бобовых и заставляющее растения признать их другом. Между тем, кукуруза, томаты и другие культуры всё ещё пытаются защититься от этих бактерий», — пояснила соавтор исследования Янь Лян.
В эксперименте кукуруза, соя и томаты, обработанные химическим сигналом ризобий, получали его и, как и бобовые, подавляли обычный иммунный ответ. Однако они не делали дополнительного шага — не формировали клубеньки для процветания бактерий.
«Важное открытие в том, что эти растения не просто игнорировали ризобии. Они их распознали, но активировали другой механизм. Наш следующий шаг — выяснить, как заставить растения понять, что это полезные отношения, и активировать механизм образования клубеньков, привлекающих бактерий, вместо борьбы с ними», — сказал Стэйси.