Дослідники знайшли спосіб зменшити кількість внесення азотних добрив
Дослідники з Каліфорнійського університету Девісі знайшли спосіб зменшити кількість азотних добрив, необхідних для вирощування зернових культур. Відкриття може заощадити фермерам у Сполучених Штатах мільярди доларів на рік на витратах на добрива, а також принести користь довкіллю.
Дослідження проводиться в лабораторії Едуардо Блюмвальда, видатного професора наук про рослини, який знайшов новий спосіб уловлювання азоту, необхідного для зростання злаків.
Відкриття також може допомогти довкіллю, зменшивши забруднення азотом, яке може призвести до забруднення водних ресурсів, збільшення викидів парникових газів та проблем зі здоров'ям людини.
Дослідження було опубліковано у журналі Plant Biotechnology.
Азот відіграє ключову роль у зростанні рослин, а сільськогосподарські операції залежать від хімічних добрив, що підвищують продуктивність. Але багато з того, що застосовується, втрачається, вимиваючись у ґрунт та ґрунтові води. Дослідження Блюмвальда може створити стійку альтернативу.
Едуардо Блумвальд (праворуч) з Департаменту рослинництва Каліфорнійського університету в Девісі разом із постдокторантом Акілешем Ядавом та рисом, який вони та інші члени команди Блумвальда модифікували для більш ефективного використання азоту.
«Азотні добрива дуже дорогі», — сказав Блюмвальд. «Важливо все, що ви можете зробити, щоб усунути ці витрати. Проблема, з одного боку, в грошах, але є шкідливий вплив азоту на довкілля».
Новий шлях до натуральних добрив
Дослідницькі центри Блюмвальда зосереджені на збільшенні перетворення газоподібного азоту в повітрі на амоній ґрунтовими бактеріями — процес, відомий як фіксація азоту.
Бобові, такі як арахіс та соя, мають кореневі бульбашки, які можуть використовувати азотфіксуючі бактерії для забезпечення рослин амонієм. Зернові рослини, такі як рис і пшениця, не мають такої здатності і повинні покладатися на отримання неорганічного азоту, такого як аміак та нітрати, з добрив у ґрунті.
"Якщо рослина може виробляти хімікати, які змушують ґрунтові бактерії фіксувати атмосферний азот, ми могли б модифікувати рослини, щоб виробляти більше цих хімікатів", - сказав Блюмвальд. «Ці хімічні речовини викликатимуть фіксацію ґрунтовими бактеріями азоту, і рослини використовуватимуть утворений амоній, зменшуючи кількість добрив, що використовуються».
Команда Блюмвальда використовувала хімічний скринінг та геноміку для виявлення сполук у рослинах рису, які посилювали азотфіксуючу активність бактерій.
Потім вони визначили шляхи утворення хімічних речовин та використали технологію редагування генів, щоб збільшити виробництво сполук, що стимулюють утворення біоплівок. Ці біоплівки містять бактерії, які посилюють перетворення азоту. В результаті збільшилася азотфіксуюча активність бактерій, а також кількість амонію у ґрунті для рослин.
«Заводи – це неймовірні хімічні фабрики, – сказав він. «Що це могло б зробити, то це забезпечити стійку альтернативну сільськогосподарську практику, яка скорочує використання надмірних азотних добрив».
Шлях також можна використовувати іншими рослинами. Заявка на патент на цю техніку була подана Університетом Каліфорнії і знаходиться на розгляді.
Давей Ян, Хіромі Тадзіма, Ховард-Яна Шапіро, Рідмонд Фонг і Хав'єр Оттавіані з Каліфорнійського університету в Девісі зробили свій внесок у дослідницьку роботу, як і Лорен Клайн з Bayer Crop Science.
Оттавіані є науковим співробітником Mars Edge.
Також читайте: