Без добрив: як бобові отримують амоній з бактерій
У 2020 році біологи з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха вивчили механізм взаємодії бобових з симбіотичними бактеріями, які виробляють необхідний цим рослинам амоній.
Бульбочкові бактерії, що мешкають в коренях бобових і виробляють необхідні рослинам азотовмісні сполуки, давно є об'єктом пильної уваги вчених. Перенесення цього симбіозу на інші сільськогосподарські рослини, наприклад, злакові, могло б позбавити від необхідності застосовувати азотні добрива.
Рік тому швейцарські біологи брати Біт і Маттіас Крістени змогли істотно просунутися в розумінні механізму цього симбіозу.
В якості "піддослідних" у своєму дослідженні вони використовували люцерну усічену (Medicago truncatula) і її бульбочкові бактерії-симбіонти Sinorhizobium meliloti, вивчивши обмін речовин між цими двома організмами за допомогою ізотопного маркування і біохімічного аналізу.
В результаті з'ясувалося, що бактерії отримують від рослин не тільки вуглецеві сполуки, як вважалося раніше, але також, що стало сюрпризом для вчених — багату азотом амінокислоту аргінін. Тобто рослини фактично віддають назад азот, який отримують від мікроорганізмів. Але як пояснюють автори дослідження, це частина стратегії, за допомогою якої бобові примушують бульбочкові бактерії до симбіозу.
«На відміну від поширеного уявлення, цей симбіоз базується аж ніяк не на добровільному обміні», — говорить Маттіас Крістен.
Біологам вдалося встановити, що люцерна відноситься до своїх бульбочкових бактерій без всякої жалості і виступає щодо них майже як збудник захворювання. Рослина поставляє бактеріям вуглеводи, але при цьому цілеспрямовано позбавляє їх кисню, створюючи таким чином нестерпні умови для мікроорганізмів. Однак аргінін допомагає бактеріям виживати - за допомогою нього вони проводять обмін речовин, в ході якого повчають окислюють протони разом з молекулами азоту. В результаті цього процесу виробляється амоній, який і дістається рослині.
За словами авторів дослідження, цей амоній є, по суті, побічним продуктом боротьби бульбочкових бактерій за своє виживання в агресивному середовищі, яку самі ж бобові їм і забезпечують.
Також читайте: