Новое исследование может упростить перенос гена фиксации азота в сельхозкультуры

В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Университета штата Юта (США) совместно с международными коллегами представили новые исследования, которые могут существенно продвинуть генную инженерию фиксации азота в продовольственных культурах. Команда под руководством биохимиков Лэнса Сифельдта и Чжи-Юн Яна открыла оптимизированный метод, включающий всего семь ключевых генов, которые позволяют зерновым культурам, таким как кукуруза и рис, преобразовывать атмосферный азот в усвояемые питательные вещества.

Традиционный процесс выращивания сельскохозяйственных растений подразумевает, что столь жизненно важный для роста растений азот поступает из неорганических удобрений, изготовленных с использованием процесса Габера-Боша, описанного более века назад. Несмотря на то, что этот метод эффективно увеличивает мировое производство продуктов питания, он требует использования значительных объемов ископаемого топлива и оказывает вредное воздействие на окружающую среду. В свою очередь, способность растений фиксировать азот из воздуха с помощью солнечной энергии могла бы значительно сократить необходимость в химических удобрениях и снизить связанные с ними выбросы углерода.

Сифельдт и Ян, сотрудничая с учеными из Политехнического университета Мадрида и Университета Карнеги-Меллона, сосредоточились на интеграции генов азотфиксации в митохондрии и хлоропласты растений. Такой подход позволит растениям самостоятельно производить удобрения, что может преобразовать сельскохозяйственные практики, особенно в регионах, таких как Африка к югу от Сахары, где доступ к неорганическим удобрениям ограничен.

Этот прорыв также имеет значение для космического сельского хозяйства, так как способен обеспечить долгосрочные миссии и возможные колонизационные проекты устойчивым методом выращивания культур во внеземных условиях.

На фоне глобальных вызовов, таких как изменение климата и глобальный рост продовольственного спроса, данное исследование предлагает многообещающее направление для создания более устойчивых и надежных сельскохозяйственных систем. Команда продолжает работу над дальнейшим уточнением генетических комбинаций, необходимых для эффективной азотфиксации, с целью гармоничного управления генетическими процессами для оптимального синтеза питательных веществ.