Мутация разкрива химични сигнали, които помагат на пшеницата да привлича полезни гъби към корените си
Фермерите често прилагат повече тор, отколкото е необходимо. Наскоро открита мутация обаче може да помогне на растенията да се справят с по-малко.
Растенията, които растат на бедни почви, оцеляват с помощта на своите „приятели“ – бактерии и гъби, които подпомагат усвояването на допълнителни хранителни вещества. Според публикация в Nature изследователи са идентифицирали нова мутация, която прави пшеницата по-привлекателна за микробите. Това откритие може един ден да позволи на фермерите да намалят използването на синтетични торове за пшеницата, както и за други култури, модифицирани по същия начин.
„Резултатите са наистина новаторски и впечатляващи,“ казва Хайке Седерофф, молекулярен биолог от Университета на Северна Каролина, която не е участвала в проучването. Чън-У Лиу, молекулярен биолог от Университета по наука и технологии в Китай, добавя, че откритието има потенциал за разработване на по-устойчиво земеделие.
Торенето – нож с две остриета
Индустриалните торове, богати на синтетичен азот, фосфат и други химични вещества, са основен двигател на модерното земеделие. Въпреки това, прекомерното им използване създава екологични проблеми, като замърсяване на подземните води и изпускане на газове, които допринасят за климатичните промени.
Част от тези хранителни вещества остават „заключени“ в почвата и могат да бъдат усвоени само от определени микроби. Ако фермерите продължават да използват големи количества тор, растенията не се нуждаят от помощта на тези микроби. Но какво би станало, ако растенията сами започнат да се възползват от тези ресурси, разширявайки кръга си от микробни партньори?
Молекулярната симбиоза между растения и микроби
Изследователите отдавна се опитват да разберат как корените на растенията привличат полезни микроби. Например, бобовите растения формират възелчета по корените си, където живеят бактерии, фиксиращи азот. В замяна на въглехидрати от растенията, тези бактерии предоставят биологично усвоим азот.
Освен това, корените на повечето растения, включително зърнените култури, образуват симбиоза с определени видове гъби. Корените доставят въглехидрати на гъбите, а в замяна получават фосфати, азот и вода от разклонените мрежи от гъбни нишки в почвата.
Мутацията, която промени правилата
Екипът на Мириям Шарпантие, молекулярен биолог от Центъра „Джон Инес“, е идентифицирал мутация в гена CNGC15 при бобово растение (Medicago truncatula), което променя начина, по който корените общуват с микробите. Мутацията забавя честотата на калциевите осцилации в кореновите клетки, което води до по-голямо производство на флавоноиди – вещества, които привличат полезни гъби и бактерии.
В експерименти в оранжерии бобовите растения с мутацията установяват с 10% повече връзки с гъби и приемат 20% повече азот в сравнение с нормалните растения.
Приложение при пшеницата
Екипът също така идентифицира подобна мутация при два вида пшеница. В полеви изпитания мутиралите растения показват с 20% повече връзки с полезни гъби и 10% по-високо съдържание на азот в листата. Ако бъде потвърдено, че тези растения дават повече зърно, това може да доведе до по-малко използване на торове и по-устойчиво земеделие.
Според Гайлс Олдройд, генетик от Университета в Кеймбридж, резултатите показват потенциал за широко приложение при различни култури. „Това изглежда обещаващо,“ казва той.
Заключение
Откритието на тази мутация може да революционизира земеделието, като намали зависимостта от синтетични торове и подобри устойчивостта на селското стопанство. Това е важна крачка към по-екологично и ефективно производство на храни.
