Μία μικρή μετάλλαξη σε μια πρωτεΐνη ρίζας μπορεί να «ξεκλειδώσει» την ικανότητα δέσμευσης του αζώτου σε σημαντικές καλλιέργειες
Το άζωτο είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των φυτών, και η πλειονότητα των καλλιεργειών το λαμβάνει μέσω τεχνητών λιπασμάτων. Μόνο μια μικρή ομάδα φυτών, όπως τα όσπρια (μπιζέλια, τριφύλλι, φασόλια), μπορούν να αναπτυχθούν χωρίς προσθήκη αζώτου. Αυτό συμβαίνει επειδή σχηματίζουν μια συμβιωτική σχέση με συγκεκριμένα βακτήρια, τα οποία μετατρέπουν το άζωτο της ατμόσφαιρας σε μορφή απορροφήσιμη από το φυτό. Η εισαγωγή αυτής της φυσικής ικανότητας σε μεγάλες καλλιέργειες όπως το σιτάρι, το κριθάρι και το καλαμπόκι θα μείωνε δραματικά την ανάγκη για συνθετικά λιπάσματα, τα οποία καταναλώνουν περίπου το δύο τοις εκατό της παγκόσμιας ενεργειακής κατανάλωσης και παράγουν σημαντικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Aarhus ανακάλυψαν έναν μοριακό διακόπτη που επιτρέπει στα φυτά να συνεργάζονται με τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο, αντί να τα αντιμετωπίζουν ως «εχθρούς» και να ενεργοποιούν την άμυνά τους.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Συναγερμός για σοβαρό κίνδυνο για την υγεία από μολυσμένους ξηρούς καρπούς – Άμεση ανάκληση
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | 600 παιδιά και οι καθηγητές τους με διάρροια, εμετούς και πυρετό από μολυσμένα σχολικά γεύματα – Λουκέτο στο catering μέχρι νεωτέρας
Τα φυτά χρησιμοποιούν υποδοχείς στην επιφάνεια των κυττάρων για να ανιχνεύουν χημικά σήματα από μικροοργανισμούς στο έδαφος. Η ομάδα εντόπισε μια μικρή περιοχή στην πρωτεΐνη υποδοχέα της ρίζας, την οποία ονόμασε «Symbiosis Determinant 1». Διαπίστωσαν ότι αυτή η περιοχή λειτουργεί ως διακόπτης, καθορίζοντας αν το φυτό θα ενεργοποιήσει το ανοσοποιητικό του σύστημα ή θα αποδεχθεί τα βακτήρια για συμβίωση.
Η σημαντικότερη ανακάλυψη ήταν ότι αυτή η ικανότητα επηρεάζεται έντονα από μόλις δύο αμινοξέα, τα οποία αποτελούν μικρά «δομικά στοιχεία» εντός της πρωτεΐνης υποδοχέα. Τροποποιώντας μόνο αυτά τα δύο αμινοξέα στον διακόπτη, οι ερευνητές μετέτρεψαν έναν υποδοχέα που κανονικά ενεργοποιεί την ανοσία, ώστε να ξεκινήσει τη συμβίωση με βακτήρια δέσμευσης αζώτου.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Είναι ασφαλές να φάω τον τηγανητό γαύρο ή τη σαρδέλα που περίσσεψαν την επόμενη ημέρα;
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Δύο αντικείμενα στο σπίτι που πρέπει ΠΑΝΤΑ να απολυμαίνετε για να γλιτώσετε από σοβαρές λοιμώξεις
Οι ερευνητές δοκίμασαν επιτυχώς αυτήν την αλλαγή στο φυτό Lotus japonicus και στη συνέχεια επιβεβαίωσαν ότι ο μηχανισμός λειτούργησε και στο κριθάρι. Η μακροπρόθεσμη προοπτική είναι τεράστια: εάν αυτές οι τροποποιήσεις μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλα σιτηρά, μπορεί τελικά να καταστεί δυνατή η αναπαραγωγή σιταριού, καλαμποκιού ή ρυζιού ικανών να δεσμεύουν μόνα τους το άζωτο, μιμούμενα τα όσπρια. Μια τέτοια εξέλιξη θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια «πράσινη» και πιο φιλική προς το κλίμα παραγωγή τροφίμων.
