Понимание систем контроля генов и белков, которые регулируют использование азота корнями растений, может помочь в разработке культур, которым требуется меньше азотных удобрений для получения приемлемых урожаев. Биохимик растений Соити Кодзима и его коллеги из Университета Тохоку обсуждают свои открытия и планы на будущее в статье в журнале Frontiers in Plant Science.

Азот является настолько важным питательным веществом для растений, что огромное количество азотсодержащих удобрений используется на сельскохозяйственных угодьях по всему миру. Эти удобрения в основном содержат азот в виде ионов аммония (NH 4 + ), химической формы, в которой азот легче всего усваивается корнями растений . Однако избыток азота в почве и дренажные стоки в озера и реки вызывают серьезный экологический дисбаланс, в том числе цветение водорослей , приводящее к деоксигенации воды и убивающее рыбу и других водных организмов.

«Одной из ключевых целей современных сельскохозяйственных исследований является разработка сельскохозяйственных культур, которые могут расти здоровыми, не полагаясь на такое большое количество добавленного азота», — говорит Кодзима. Он добавляет, что за этой целью также стоят значительные экономические и экологические стимулы, указывая на то, что «в настоящее время требуется энергия от огромного количества ископаемого топлива для преобразования азота в воздухе в аммоний для удобрений».

Исследователи работали с небольшим цветковым растением кресс-салат (Arabidopsis thaliana), распространенным видом, используемым для лабораторных исследований в науке о растениях.

«В совокупности наши результаты показывают, что на генетическом уровне действуют регулирующие механизмы, когда растения используют азотные удобрения в своих корнях», — говорит Кодзима.

Следующим шагом команды является определение того, являются ли процессы, которые они идентифицировали у арабидопсиса, общими 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 для создания культур, которые могут нуждаться в гораздо меньшем количестве удобрений, но при этом производить урожай, необходимый для того, чтобы накормить мир. Повышение производства или активности ферментов, производящих аминокислоты, может стать ключом к успеху.