Біологи вчать рослини самостійно забезпечувати себе азотом

Більшість сільськогосподарських культур потребують внесення азотних добрив. Їх виробництво і транспортування пов'язані з великими витратами енергії, а використання загрожує забрудненням водойм. Дослідники з Массачусетського технологічного інституту пропонують альтернативне рішення: вони розробляють сорти рослин, які зможуть самостійно забезпечувати себе азотом, пише hightech.plus.

Деякі рослини, наприклад, бобові, вже мають здатність накопичувати азот з атмосфери за рахунок симбіозу з особливими видами бактерій. Біологи планують витягти у симбіотичних бактерій гени азотфіксації і змусити їх працювати в клітинах злаків. Це дозволило б позбутися необхідності вносити в ґрунт азотні добрива.

Перенесення комплексу генів, пов'язаних з фіксацією атмосферного азоту, — непросте завдання. Перша проблема — його значні розміри. Друга, більш серйозна, — різниця в експресії генів у бактеріальних і рослинних клітин.

Команді вдалося знайти обхідний шлях. Вони вирішили впливати на мітохондрії і хлоропласти — органоїди бактеріального походження. Характерні для них генетичні механізми набагато краще підходять для експресії комплексу азотфіксуючих генів. Крім того, ці органоїди здатні постачати енергією нітрогеназу-мультифермент, який  безпосередньо бере участь у фіксації атмосферного азоту.

Відпрацювати нову методику вирішили на клітинах дріжджів-одноклітинних організмів, які, як і рослини, відносяться до еукаріотів. Команда успішно вставила в ядро дріжджів комплекс азотфіксуючих генів і змусила його експресуватися всередині мітохондрій.

Це дозволило вперше синтезувати ключовий білок нітрогенази в клітинах еукаріотичного організму. Хоча до створення азотфіксуючих зернових культур ще далеко, дослідження стало важливим кроком у цьому напрямку.

Однієї відмови від добрив недостатньо, щоб зробити сільське господарство по-справжньому екологічним. Альтернативне рішення-синтез поживних білків за допомогою бактерій безпосередньо з повітря.