admin 
Tarptautinių mokslininkų komanda, vadovaujama Australijos La Trobe universiteto mokslininkų, pirmą kartą nustatė genetinį „išjungimo jungiklį“, kuris išjungia procesą, kai ankštiniai augalai atmosferos azotą paverčia maistinėmis medžiagomis.
Ankštiniai augalai, tokie kaip pupelės, žirniai ir lęšiai, yra unikalūs tarp augalų, nes jie gali sąveikauti su dirvožemio bakterijomis, kad azotą paverstų arba „fiksuotų“ į naudingą maistinių medžiagų formą. Tačiau šis daug energijos reikalaujantis biologinis procesas sumažėja, kai azoto jau yra daug dirvožemyje arba per natūralius procesus, arba naudojant sintetines trąšas.
Naujausias genetinio reguliatoriaus atradimas, išjungiantis azoto fiksavimą, kai dirvožemio nitratų lygis yra aukštas, leido mokslininkams pašalinti geną iš pavyzdinių ankštinių augalų, užtikrinant, kad jie ir toliau fiksuotų azotą, nepaisant dirvožemio aplinkos. Padidinus ankštinių augalų biologinį gebėjimą fiksuoti azotą, padidėtų pasėlių augimas ir derlius, kartu sumažėtų sintetinių trąšų, kurios prisideda prie žemės ūkio ekologinio pėdsako, poreikis. Tyrimo, kuris buvo atliktas vykdant tarptautinį projektą „Enabling Nutrient Symbioses in Agriculture“ (ENSA), rezultatai buvo paskelbti „Nature“ praėjusių metų birželį.
„Žvelgiant iš žemės ūkio perspektyvos, nuolatinis azoto fiksavimas gali būti naudinga savybė, didinanti azoto prieinamumą tiek ankštiniams augalams, tiek būsimiems augalams, kurie priklauso nuo azoto, likusio dirvoje po ankštinių augalų auginimo“, – sakė pagrindinis autorius Dr Dugald Reid. La Trobe universiteto dėstytojas ir tyrimų grupės vadovas La Trobe tvaraus žemės ūkio ir maisto institute (LISAF) ir Gyvūnų augalų ir dirvožemio mokslo katedroje bei ENSA mokslininkas.
„Tai padeda padėti pamatus būsimiems tyrimams, kurie suteikia mums naujų būdų valdyti savo ūkininkavimo sistemas, kad sumažintume azoto trąšų naudojimą, padidintume ūkių pajamas ir sumažintume azoto trąšų naudojimo poveikį aplinkai“, – aiškina Reidas. ENSA projektą šiuo metu finansuoja Bill & Melinda Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One), ne pelno organizacija, investuojanti į proveržio žemės ūkio mokslinius tyrimus, kad patenkintų skubius ir nepaisomus smulkių ūkininkų poreikius Afrikoje į pietus nuo Sacharos ir Pietų Azijoje.
Reguliatoriaus geno „Fixation Under Nitrate“ (FUN) vaidmuo ankštiniuose augaluose
Komanda atrado reguliatorių, žinomą kaip „Fixation Under Nitrate“ (FUN), patikrinusi 150 000 atskirų ankštinių augalų, kurių genai buvo išmušti, kad nustatytų, kaip augalai kontroliuoja perėjimą nuo azoto fiksavimo prie azoto pasisavinimo dirvožemyje. Nustatyta, kad FUN, kuris yra geno tipas, žinomas kaip transkripcijos faktorius ir kontroliuojantis kitų genų lygį, yra ankštiniuose augaluose, neatsižvelgiant į tai, ar jis buvo aktyvus, ar neaktyvus, ir nepriklausomai nuo azoto kiekio. „Tyrimo metu mes sukūrėme genetinį ekraną tūkstančiams šiltnamiuose esančių augalų, kad nustatytų genus, jungiančius aplinkos veiksnius su biologiniais signalais“, – sako dr. Jieshun Lin, straipsnio bendraautorius ir ENSA tyrėjas.
„Padidinus nitratų kiekį, prieinamą modelio ankštiniams augalams, galėjome nustatyti tuos, kurių azoto fiksavimo reguliavimas yra sutrikęs, ir atskleisti FUN mutantą. Tada komanda panaudojo biochemijos, genų ekspresijos tyrimų ir mikroskopijos derinį, kad išsiaiškintų, kad FUN neaktyvus formuojasi į ilgas baltymų gijas.
Tai paskatino antrinį atradimą, kad cinko lygis vaidina svarbų vaidmenį suaktyvindamas FUN ir išjungdamas azoto fiksavimą. „Mes nustatėme, kad keičiantis dirvožemio azotui keičiasi cinko kiekis augale. Cinkas anksčiau nebuvo siejamas su azoto fiksacijos reguliavimu, tačiau mūsų tyrimas parodė, kad cinko lygio pokytis savo ruožtu suaktyvina FUN, kuris vėliau kontroliuoja daugybę genų, kurie sustabdo azoto fiksavimą“, – aiškina dr. autorius ir ENSA tyrėjas. „Todėl FUN pašalinimas sukuria sąlygas, kai augalas nebeišjungia azoto fiksavimo.
Tyrimui vadovavo La Trobe universiteto (Australija) ir Orhuso universiteto (Danija) mokslininkai ir bendradarbiavo su Europos sinchrotroninės spinduliuotės įrenginiu (ESRF), Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas ir Madrido Politécnica (UPM), abu Ispanijoje. Mokslininkai dabar tiria, kaip veikia įprasti ankštiniai augalai, tokie kaip sojos pupelės ir karvės pupelės, kai praranda FUN aktyvumą.
Šis kūrinys iš pradžių buvo paskelbtas „Rural 21“ ir buvo peržiūrėtas, kad atitiktų „Farming First“ redakcines gaires.
