Az öntrágyázó gabonák áttörése: két aminosav mindent átír

Miért fontos a nitrogén és a műtrágya?

A növényeknek nitrogénre van szükségük a növekedéshez, ám csak néhány, például a borsó, a lóhere és a bab képes együttműködni azokkal a baktériumokkal, amelyek a levegő nitrogénjét felvehető formává alakítják. Ezért a legtöbb növényfaj, beleértve a fő gabonaféléket is, jelenleg műtrágyára szorul. Érdemes kiemelni, hogy a műtrágyagyártás az emberiség energiafogyasztásának mintegy 2%-át teszi ki, és jelentős mértékben növeli a szén-dioxid-kibocsátást is.

A növények és a baktériumok titkos nyelve

A növények a gyökerük felszínén található receptorokkal érzékelik az őket körülvevő mikroorganizmusokat. Ezek a receptorok molekulákat, úgynevezett kémiai jeleket „olvasnak” le a baktériumokról – egyeseket ellenségként, másokat barátként azonosítanak. A pillangósvirágúak képesek együttműködni a nitrogénmegkötő baktériumokkal, amelyek aztán a növény hasznára fordítják a levegő nitrogénjét. Ezzel szemben más haszonnövények – például a búza, az árpa vagy a kukorica – alapvetően elutasítják ezeket a baktériumokat, mert immunrendszerük védekező üzemmódba kapcsol.

Két aminosav mindent megváltoztat

A kutatók egy kis fehérjerészletet azonosítottak, amelyet „Symbiosis Determinant 1”-nek neveztek, és amely eldönti, hogy a növény elutasítja vagy befogadja a baktériumokat. Mindössze két aminosav módosításával át tudták kapcsolni az immunaktiváló receptort egy együttműködést támogatóra. Ez azt jelenti, hogy akár az árpa is képes lehet hasznot húzni a levegő nitrogénjéből – hasonlóan a hüvelyesekhez.

Út a fenntarthatóbb mezőgazdaság felé

A laboratóriumi tesztekben az átalakított fehérjét először Lotus japonicusban, majd árpában is működőképessé tették. A következő nagy feladat az, hogy ezt a mechanizmust más, világszerte elterjedt gabonákban, például a búzában, a rizsben vagy a kukoricában is sikerrel alkalmazzák. Ha ez sikerül, a jövőben olyan alapvető haszonnövények is önállóan öntrágyázóvá válhatnak, tovább csökkentve a műtrágyahasználatot, a költségeket és a környezetszennyezést.

2025, adminboss, www.sciencedaily.com alapján