Новый способ помочь растениям усваивать неудобоваримый органический фосфор
Текущая дилемма истощения запасов неорганического фосфора и загрязнения, вызванного избытком фитата в почве, представляет долгосрочный риск для устойчивого сельского хозяйства.
"Фитазы — это ферменты, которые гидролизуют фитат и высвобождают фосфаты. У растений есть эндогенные фитазы в семенах, но их активность в других тканях растений очень низка. В отличие от многих высших эукариот, микроорганизмы (бактерии и грибы) могут извлекать фосфор из фитата, потому что они производят разнообразные фитазы с очень разными механизмами действия и специфичностью", — делится исследователь Лия Валеева.
Вместе с коллегой Нямсурэн Чулуунцэцэг и под руководством профессора Маргариты Шариповой (кафедра микробиологии) и профессора Юджина В. Шакирова (UT Austin) они провели уникальный биоинженерный эксперимент: они пересадили ген фитазы Pantoea agglomerans (грамотрицательная бактерия, известная как оппортунистический патоген) сорняку Arabidopsis thaliana, чтобы увеличить способность растения расщеплять высокостабильные и нерастворимые соединения фосфора.
Последовательность гена paPhyC Pantoea sp. была кодон-оптимизирована для экспрессии в A. thaliana. Все растения дикого типа (WT) и трансгенные растения выращивались в контролируемых условиях (16 часов светового периода / 8 часов темного периода) при 22º C и 60% влажности. Перед посадкой почва стерилизовалась автоклавированием, и все растения поливались каждые 2–3 дня дистиллированной водой.
Трансгенные растения экспрессируют фитазу как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции и могут служить моделью для лучшего понимания влияния экспрессии бактериальной фитазы в тканях растений на метаболизм, рост и развитие растений. В то время как некоторые микробные фитазы можно использовать для создания растений, способных расти на среде, обедненной фосфатом, другие можно использовать для создания растений с низким содержанием фитата, более подходящих для кормов для животных и с меньшей вероятностью способствующих увеличению загрязнения окружающей среды.
Результаты показывают, что бактериальные ферменты в растениях могут быть эффективным способом потенциального повышения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях дефицита неорганического фосфора в почве.