Удивительная кукуруза, удобряющая сама себя

Вот уже в течение нескольких сотен лет фермеры из горного южномексиканского региона Сиерра Микс (Sierra Mixe) выращивают особый сорт местной кукурузы, которая способна в буквальном смысле удобрять сама себя, извлекая необходимые нутриенты прямо из воздуха. Несмотря на то, что местные земли имеют весьма низкое содержание азота, данное растение часто достигает почти 5 м в высоту.

Команда исследователей во главе с Аланом Беннеттом (Alan Bennett) из Калифорнийского университета обнаружила, что секрет данной разновидности кукурузы кроется в особых воздушных корнях — ожерельях из красно-желтых отростков толщиной в палец, обрамляющих стебли. Эти корни выделяют густую и прозрачную жидкость, богатую особыми бактериями, способными извлекать азот из атмосферы.

Кукуруза из Сиерра Микс растет около восьми месяцев — слишком долго для коммерческого производства. Однако если ученым удасться перенести способности данного растения на традиционные сорта кукурузы, это будет настоящим прорывом в области сельского хозяйства. Для полноценного развития каждого растения нужен азот — химический элемент, составляющий 78% от состава нашей атмосферы. Проблема же заключается в том, что растения неспособны напрямую поглощать азот из атмосферы. Тут то на помощь и приходят микроорганизмы, превращающие атмосферный азот в аммоний. Бобовые растения содержат такие бактерии в своей корневой системе — именно поэтому в фермерских кругах считается хорошей практикой периодически выращивать на поле бобы или горох из-за способности последних повышать плодородность истощенных земель.

С помощью секвенирования ДНК команде исследователей удалось подтвердить свою догадку о том, что микробы, присутствующие в выделяемой мексиканской кукурузой слизи, принадлежат к семейству азотфиксирующих микроорганизмов, и, стало быть, являются переносчиками азотфиксирующих генов. Был проведен и химический анализ самой слизи, который показал, что данное вещество предоставляет все необходимое для живущих в нем микробов — сахар для питания и защиту от кислорода, содержащегося в атмосфере.

Следующим шагом исследования стало проведение пяти различных тестов, каждый из которых позволил убедиться в том, что данные микробы действительно извлекают азот, от 30-80% которого затем питает само растением.

С помощью генной инженерии ученые пытались привить способность извлечения азота растениям вот уже много лет, но пока без особого успеха. Аллан Беннетт и его команда уверены, что теперь проблему можно будет решить с помощью классического межпородного скрещивания или трансплантации слизи. Кроме того, данные методы куда лучше принимаются обществом, чем генетически модифицированные культуры. Начав работу над кукурузой в Сиерра Микс, исследователи оформили соглашения с мексиканским правительством согласно положениям Нагойского протокола регулирования доступа к генетическим ресурсам и совместного пользования выгод от их применения к конвенции о биологическом разнообразии.