Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе нашли способ уменьшить количество азотных удобрений, необходимых для выращивания зерновых культур. Открытие может сэкономить фермерам в Соединенных Штатах миллиарды долларов в год на расходах на удобрения, а также принести пользу окружающей среде.
Исследование проводится в лаборатории Эдуардо Блюмвальда, выдающегося профессора наук о растениях, который нашел новый способ улавливания азота, необходимого для роста злаков.
Открытие также может помочь окружающей среде, уменьшив загрязнение азотом , которое может привести к загрязнению водных ресурсов, увеличению выбросов парниковых газов и проблемам со здоровьем человека. Исследование было опубликовано в журнале Plant Biotechnology.
Азот играет ключевую роль в росте растений, а сельскохозяйственные операции зависят от химических удобрений , повышающих продуктивность. Но многое из того, что применяется, теряется, вымываясь в почву и грунтовые воды. Исследование Блюмвальда может создать устойчивую альтернативу.
«Азотные удобрения очень и очень дороги», — сказал Блюмвальд. «Важно все, что вы можете сделать, чтобы устранить эти затраты. Проблема, с одной стороны, в деньгах, но есть и вредное воздействие азота на окружающую среду».
Новый путь к натуральным удобрениям
Исследовательские центры Блюмвальда сосредоточены на увеличении преобразования газообразного азота в воздухе в аммоний почвенными бактериями — процесс, известный как фиксация азота.
Бобовые, такие как арахис и соя, имеют корневые клубеньки, которые могут использовать азотфиксирующие бактерии для обеспечения растений аммонием. Зерновые растения, такие как рис и пшеница, не обладают такой способностью и должны полагаться на получение неорганического азота, такого как аммиак и нитраты, из удобрений в почве.
«Если растение может производить химикаты, которые заставляют почвенные бактерии фиксировать атмосферный азот, мы могли бы модифицировать растения, чтобы производить больше этих химикатов», — сказал Блюмвальд. «Эти химические вещества будут вызывать фиксацию почвенными бактериями азота , и растения будут использовать образовавшийся аммоний, уменьшая количество используемых удобрений».
Команда Блюмвальда использовала химический скрининг и геномику для выявления соединений в растениях риса, которые усиливали азотфиксирующую активность бактерий.
Затем они определили пути образования химических веществ и использовали технологию редактирования генов, чтобы увеличить производство соединений, стимулирующих образование биопленок. Эти биопленки содержат бактерии, которые усиливают преобразование азота. В результате увеличилась азотфиксирующая активность бактерий, а также количество аммония в почве для растений.
«Заводы — это невероятные химические фабрики, — сказал он. «Что это могло бы сделать, так это обеспечить устойчивую альтернативную сельскохозяйственную практику, которая сокращает использование чрезмерных азотных удобрений».
Путь также может быть использован другими растениями. Заявка на патент на эту технику была подана Калифорнийским университетом и находится на рассмотрении.
