Сельскохозяйственные культуры будущего будут способны самостоятельно извлекать азот из атмосферы, отказавшись от химических удобрений. Исследователи из Орхусского университета в Дании сделали важное открытие, сообщив о механизме, который позволяет корням растений не прогонять, а привлекать полезные бактерии. Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature.
Секрет кроется в изменении всего двух молекул в иммунном белке, что изменяет отношение растения к микробам: вместо того чтобы воспринимать их как угрозу, оно рассматривает их как союзников. Эксперименты проводились на растении Lotus japonicus, которое является популярным объектом для изучения симбиоза. В корнях этого растения специальные рецепторные белки решают судьбу микробов — уничтожить их или впустить внутрь.
Ученые выяснили, что изменение двух определенных аминокислот в белке переключает сигнал, который получает растение. Вместо команды «атаковать» оно получает сигнал «создать дом для бактерий». Это открытие может стать основой для разработки сельскохозяйственных культур, не нуждающихся в человеческом вмешательстве.
Исследование показало, что ячмень, обладая аналогичными сенсорами, не принимает бактерии-помощники, и ученые «переписали» эти молекулы. В ходе эксперимента модифицированный белок взаимодействовал с растением, инициируя сигнал о партнерстве.
Экологически важно отметить, что современные удобрения наносят вред окружающей среде и истощают природные ресурсы. Автоматическое получение азота растениями поможет сократить выбросы азота и уменьшить загрязнение.
Тем не менее, исследователи предостерегают о возможных рисках, связанных с изменением иммунной системы растений, которые могут стать уязвимыми к болезням. Кроме того, растения должны будут делиться частью своей энергии с бактериями. Найти баланс в этом процессе — важная задача для селекционеров, которая требует дальнейших исследований.