Журнал «Агротехника и технологии»
Фиксирующая азот бактерия люцерны имеет пептид (вещество, состоящее из двух и более аминокислот) — «двойной агент», который может помочь увеличить урожай других бобовых без применения удобрений. Этот пептид открыли молекулярные биологи Массачусетского университета в Амхерсте
Люцерна, как оказалось, использует продвинутый механизм, который заставляет ризобию — бактерию, фиксирующую азот — работать наиболее эффективно. Как и все бобовые, люцерна имеет клубеньки на корнях, в которых фиксируется азот благодаря особым бактериям, формирующим симбиоз с этими видами.
Однако просто так бактерии не работают — нужны особые механизмы, которые заставят их приносить пользу растению. Происходит это следующим образом. Бобовые забирают бактерии из почвы, и те остаются в корнях. Как только бактерия проникает внутрь растения, оно формирует клубеньки на своих корнях и трансформирует бактерию в то состояние, в котором она начинают фиксировать азот.
Иными словами, растение как бы одалживает у ризобии ферменты, превращающие азот в нужный растению аммиак, который оно использует для своих нужд. Взамен бактерия получает от растения уже фиксированный углерод как продукт фотосинтеза. Так образуется симбиоз бобовых и бактерий.
Однако у люцерны трансформация бактерии так сильно отличается, что даже имеет собственное название — дифференциация, которое ученые Массачусетского университета в Амхерсте сравнивают с одомашниванием, потому что бактерия становится зависимой от своего растения-хозяина. Более того, она не способна больше выживать самостоятельно. Фактически она становится рабом люцерны, для которой должна вырабатывать аммиак.
Это возможно благодаря особым пептидам, которые на молекулярном уровне были найдены только в клубеньках на корнях люцерны. Они называются NCR-пептидами. Изучая процесс «одомашнивания» бактерий на одном из видов люцерны, Medicago truncatula, ученые обнаружили пептиды DNF4, также иногда называемые NCR211. Они могут вести себя как «двойные агенты», поддерживая фиксирующие азот бактерии, пока они внутри растения, но убивающие ее, когда бактерия оказывается на свободе.
Другие бобовые растения, в частности соя, не имеют такого эффективного механизма. Поэтому применение пептидов люцерны для них может значительно увеличить урожайность без применения удобрений.
