Nowe odkrycie naukowców. Może zrewolucjonizować rolnictwo

Z najnowszych ustaleń naukowców opisanych na łamach "Nature" wynika, że cynk może przyczynić się do zabezpieczenia plonów przed zmianami klimatu. Wynika to z faktu, iż odgrywa kluczową rolę w regulacji procesu wiązania azotu przez rośliny strączkowe.

Odkrycia dokonali naukowcy z Uniwersytetu w Aarhus (Dania) we współpracy z Politechniką w Madrycie i Europejskim Ośrodkiem Promieniowania Synchrotronowego we Francji. Udało im się ustalić, 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.

Jak wyjaśniono, 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 oraz na związane z nimi ekstremalne zjawiska pogodowe. Plony byłyby stabilniejsze, a zapotrzebowanie na sztuczne nawozy uległoby zmniejszeniu. Uprawa roślin strączkowych stałaby się dzięki temu możliwa na terenach, które aktualnie na to nie pozwalają.

– 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 Jieshun Lin, główny autor badania.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

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.

– 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, którego 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 – dodał profesor Kasper Rojkjar Andersen.

Autorzy badania są zdania, że nowe ustalenia mogą położyć podwaliny pod kolejne ekspertyzy, które zapewnią nowe sposoby zarządzania systemami rolniczymi oraz pozwolą ograniczyć stosowanie nawozów azotowych i zmniejszyć ich wpływ na środowisko.