Ученые выяснили, как растения понимают, что получили достаточно азота
Ученые нашли молекулярный «выключатель», который останавливает поглощение азота растением после насыщения. Управление этим механизмом может снизить расход удобрений и загрязнение окружающей среды.
МОСКВА, 3 августа /Новости науки/. Исследователи выяснили, как растения прекращают поглощать азот после насыщения. Об этом говорится в статье в журнале The Plant Cell.
Открытие может помочь создать сельскохозяйственные культуры, которые эффективнее усваивают азот из почвы. Сейчас растения поглощают лишь около половины внесенных удобрений: остальное загрязняет водоемы или способствует выделению закиси азота — мощного парникового газа.
«Эти знания могут помочь в создании “прожорливых” сортов растений, поглощающих больше доступного азота», — рассказал ведущий автор исследования Уилл Хинкли.
Ключевую роль в механизме насыщения играет белок HHO5. Когда в растении накапливается достаточно органического азота, содержание этого белка повышается. HHO5 подавляет работу генов, отвечающих за поступление из почвы новых порций неорганического азота. Так растение экономит энергию, необходимую для его усвоения и переработки.
При взаимодействии с другим регуляторным белком — WRKY21 — HHO5 меняет свою функцию. Вместо подавления генов он активирует процессы, связанные с переработкой органического азота, образованием аминокислот и защитой растения.
Ученые проверили механизм на резуховидке Таля — небольшом растении, которое широко используют в биологических исследованиях. Экземпляры без HHO5 при определенных условиях поглощали почти втрое больше азота, чем обычные растения. Это указывает на возможность изменить работу регулятора и повысить эффективность использования удобрений.
Азотные удобрения значительно увеличили мировые урожаи, однако их производство и перевозка требуют больших затрат. Неиспользованный азот вызывает цветение водоемов, а образующаяся из него закись азота в расчете на столетний период удерживает тепло в 273 раза эффективнее углекислого газа.
Открытие может помочь создать сельскохозяйственные культуры, которые эффективнее усваивают азот из почвы. Сейчас растения поглощают лишь около половины внесенных удобрений: остальное загрязняет водоемы или способствует выделению закиси азота — мощного парникового газа.
«Эти знания могут помочь в создании “прожорливых” сортов растений, поглощающих больше доступного азота», — рассказал ведущий автор исследования Уилл Хинкли.
Ключевую роль в механизме насыщения играет белок HHO5. Когда в растении накапливается достаточно органического азота, содержание этого белка повышается. HHO5 подавляет работу генов, отвечающих за поступление из почвы новых порций неорганического азота. Так растение экономит энергию, необходимую для его усвоения и переработки.
При взаимодействии с другим регуляторным белком — WRKY21 — HHO5 меняет свою функцию. Вместо подавления генов он активирует процессы, связанные с переработкой органического азота, образованием аминокислот и защитой растения.
Ученые проверили механизм на резуховидке Таля — небольшом растении, которое широко используют в биологических исследованиях. Экземпляры без HHO5 при определенных условиях поглощали почти втрое больше азота, чем обычные растения. Это указывает на возможность изменить работу регулятора и повысить эффективность использования удобрений.
Азотные удобрения значительно увеличили мировые урожаи, однако их производство и перевозка требуют больших затрат. Неиспользованный азот вызывает цветение водоемов, а образующаяся из него закись азота в расчете на столетний период удерживает тепло в 273 раза эффективнее углекислого газа.
