Открытие растительного белка может снизить потребность в удобрениях

Исследователи обнаружили, как белок в корнях растений контролирует усвоение минералов и воды. Это открытие может повысить устойчивость сельскохозяйственных культур к изменению климата и снизить потребность в химических удобрениях.

Исследование, опубликованное в Current Biology, показывает, что представители семейства синих медных белков — уклацианины — жизненно важны для формирования полосок Каспари. Эти полоски являются важными структурами, которые контролируют эффективность использования минеральных питательных веществ и воды, образуя плотные уплотнения между клетками растений и блокируя утечку питательных веществ и воды.

Это первые доказательства, показывающие роль этого семейства белков в биосинтезе лигнина — одного из самых распространенных органических полимеров на Земле. Исследование показывает, что молекулярный механизм, необходимый для отложения лигнина в полосках Каспари, высокоупорядочен, образуя нанодомены, что может оказывать огромное влияние на питание растений. Это открытие может помочь в создании культур, эффективно усваивающих необходимые им питательные вещества.

Контекст и значение

Продовольственная безопасность — актуальная глобальная проблема. Производство сельскохозяйственных культур должно удвоиться к 2050 году, чтобы не отставать от роста мирового населения. Эта задача становится еще сложнее из-за влияния изменения климата на доступность воды и стремления сократить внесение удобрений для повышения экологической устойчивости сельского хозяйства. В обоих случаях решение может дать создание культур с улучшенной эффективностью усвоения воды и питательных веществ.

Перспективы применения

Как отмечает руководитель исследования Гилем Рейт из Школы биологических наук и Future Food Beacon Ноттингемского университета, эта работа важна для раскрытия молекулярных механизмов, лежащих в основе усилий по повышению эффективности использования минеральных питательных веществ и воды, а также устойчивости к стрессам. Это сделает культуры более устойчивыми к наводнениям, засухе, дефициту питательных веществ и токсичности микроэлементов.

Такие улучшения сельскохозяйственных и садовых культур также могут потенциально помочь фермерам, ведущим натуральное хозяйство, с ограниченным доступом к неорганическим удобрениям (азотным, фосфорным, калийным, а также серным и магниевым). Это поможет снизить финансовое бремя от их использования и уменьшить экологический ущерб, причиняемый их производством и избыточным применением. Улучшенная эффективность использования воды и устойчивость к стрессам также повысят урожайность для фермеров, обрабатывающих маргинальные земли.

Более глубокое понимание того, как корни усваивают важные микроэлементы и минералы, должно обеспечить важную молекулярно-механистическую основу для усилий по улучшению качества пищи. Это поможет увеличить содержание необходимых минеральных питательных веществ и снизить количество токсичных микроэлементов в продовольственных культурах.