Фото: SuperAgronom.com
Посевы пшеницы
Специалисты из США успешно перенесли бактериальный комплекс генов для фиксации азота в клетки дрожжей. В будущем похожая технология позволит создать зерновые культуры, добывают азот непосредственно из воздуха.
Большинство сельскохозяйственных культур требуют внесения азотных удобрений. Их производство и транспортировка связаны с большими затратами энергии, а использование грозит загрязнением водоемов. Исследователи из Массачусетского технологического института предлагают альтернативное решение: они разрабатывают сорта растений, которые смогут самостоятельно обеспечивать себя азотом, пишет hightech.plus.
Некоторые растения, например, бобовые, уже имеют способность накапливать азот из атмосферы за счет симбиоза с особыми видами бактерий. Биологи планируют извлечь в симбиотических бактерий гены азотфиксации и заставить их работать в клетках злаков. Это позволило бы избавиться от необходимости вносить в почву азотные удобрения.
Перенос комплекса генов, связанных с фиксацией атмосферного азота, — непростая задача. Первая проблема — его внушительные размеры. Вторая, более серьезная, — разница в экспрессии генов в бактериальных и растительных клеток.
Команде удалось найти обходной путь. Они решили воздействовать на митохондрии и хлоропласты — органоїди бактериального происхождения. Характерные для них генетические механизмы гораздо лучше подходят для экспрессии комплекса азотфиксирующих генов. Кроме того, эти органоїди способны снабжать энергией нитрогеназы-мультифермент, который непосредственно участвует в фиксации атмосферного азота.
Отработать новую методику решили на клетках дрожжей-одноклеточных организмов, которые, как и растения, относятся к эукариот. Команда успешно вставила в ядро дрожжей комплекс азотфиксирующих генов и заставила его експресуватися внутри митохондрий.
Это позволило впервые синтезировать ключевой белок нитрогеназы в клетках эукариотического организма. Хотя до создания азотфиксирующих зерновых культур еще далеко, исследование стало важным шагом в этом направлении.
Одного отказа от удобрений недостаточно, чтобы сделать сельское хозяйство по-настоящему экологичным. Альтернативное решение-синтез питательных белков с помощью бактерий непосредственно из воздуха.