Naukowcy z Uniwersytetu w Aarhus (Dania) we współpracy z Politechniką w Madrycie i Europejskim Ośrodkiem Promieniowania Synchrotronowego we Francji odkryli, że cynk wraz z regulatorem transkrypcji Fixation Under Nitrate (FUN) wpływają na wydajność wiązania azotu przez rośliny strączkowe. To odkrycie może zrewolucjonizować rolnictwo oparte na roślinach strączkowych poprzez optymalizację wydajności upraw i zmniejszenie zależności od nawozów syntetycznych.

FUN reaguje na "cynkowe sygnały" i reguluje wiązanie azotu w brodawkach korzeniowych, gdzie żyją symbiotyczne bakterie.

Wiedząc, w jaki sposób cynk i FUN regulują wiązanie azotu, można by zwiększyć jego dostarczanie, poprawić plony i promować bardziej zrównoważone praktyki rolnicze. Rośliny stałyby się bardziej odporne na niekorzystne zmiany klimatu i związane z nimi ekstremalne zjawiska pogodowe. Plony byłyby stabilniejsze, zaś zapotrzebowanie na sztuczne nawozy – mniejsze. Uprawa roślin strączkowych stałaby się możliwa na nowych, wcześniej nieodpowiednich do tego celu terenach.

„Bakterie mogą współpracować z roślinami strączkowymi, wiążąc azot z powietrza w brodawkach korzeniowych. Brodawki są jednak wrażliwe na wpływy środowiska, takie jak temperatura, susza, powodzie, zasolenie gleby i wysokie stężenie azotu w glebie” – wyjaśnił adiunkt i główny autor badania (https://www.nature.com/articles/s41586-024-07607-6), Jieshun Lin.

„Odkrycie roli cynku jako sygnału wtórnego w roślinach jest naprawdę niezwykłe. Jest to niezbędny mikroelement i nigdy wcześniej nie był uważany za sygnał. Po zbadaniu ponad 150 000 roślin w końcu zidentyfikowaliśmy FUN, rzucając światło na ten fascynujący aspekt biologii roślin” – wyjaśnił Jieshun Lin. Jego zdaniem FUN jest ważnym czynnikiem transkrypcyjnym kontrolującym rozkład brodawek, gdy stężenie azotu w glebie jest wysokie.

"FUN jest regulowany przez osobliwy mechanizm, który bezpośrednio monitoruje poziom cynku w komórkach; pokazujemy, że FUN jest inaktywowany przez cynk i uwalniany do postaci aktywnej, gdy poziom cynku jest niski” – doprecyzował profesor Kasper Rojkjar Andersen.

Z punktu widzenia rolników ciągłe wiązanie azotu może być korzystną cechą, która zwiększa dostępność azotu, zarówno dla samych strączkowych, jak i innych roślin uprawianych wspólnie z nimi lub po nich, które są zależne od azotu pozostałego w glebie po uprawie strączkowych.

Zdaniem autorów uzyskana wiedza może położyć podwaliny pod przyszłe badania, które zapewnią nowe sposoby zarządzania systemami rolniczymi oraz pozwolą ograniczyć stosowanie nawozów azotowych i zmniejszyć ich wpływ na środowisko.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ bar/