«Είμαστε ένα βήμα πιο κοντά σε μια πιο πράσινη και φιλική προς το κλίμα παραγωγή τροφίμων».
Πώς ορισμένα φυτά ευδοκιμούν χωρίς λίπασμα
Αυτό είναι το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξαν οι Kasper Røjkjær Andersen και Simona Radutoiu, και οι δύο καθηγητές μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Aarhus. Η τελευταία τους έρευνα αποκαλύπτει ένα σημαντικό στοιχείο που θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση της παγκόσμιας εξάρτησης από τα συνθετικά λιπάσματα.
Τα φυτά χρειάζονται άζωτο για να αναπτυχθούν και τα περισσότερα είδη καλλιεργειών το λαμβάνουν μόνο μέσω λιπασμάτων. Μια μικρή ομάδα φυτών, συμπεριλαμβανομένων των μπιζελιών, του τριφυλλιού και των φασολιών, μπορεί να αναπτυχθεί χωρίς προσθήκη αζώτου. Αυτά τα φυτά φιλοξενούν βακτήρια που ζουν σε συνεργασία με τις ρίζες τους και μετατρέπουν το άζωτο από τον αέρα σε μια μορφή που μπορεί να χρησιμοποιήσει το φυτό.
Ερευνητές σε όλο τον κόσμο διερευνούν τώρα τις μοριακές και γενετικές διεργασίες πίσω από αυτή τη φυσική ικανότητα, ελπίζοντας ότι μπορεί τελικά να εισαχθεί σε σημαντικές καλλιέργειες τροφίμων όπως το σιτάρι, το κριθάρι και το καλαμπόκι.
Εάν αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να μεταφερθεί με επιτυχία, αυτές οι καλλιέργειες θα μπορούσαν να γίνουν αυτάρκεις σε άζωτο. Αυτό θα μείωνε τη ζήτηση για τεχνητά λιπάσματα, τα οποία σήμερα απαιτούν περίπου το δύο τοις εκατό της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας στον κόσμο και παράγουν σημαντικές εκπομπές CO2.
Ένας Μοριακός Διακόπτης που Ρυθμίζει τη Συμβίωση
Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Aarhus έχουν εντοπίσει μικρές αλλά κρίσιμες αλλαγές στους υποδοχείς των φυτών που επηρεάζουν το εάν το ανοσοποιητικό σύστημα είναι απενεργοποιημένο για αρκετό καιρό ώστε να επιτρέψει στα βακτήρια που δεσμεύουν άζωτο να σχηματίσουν μια συνεργασία με το φυτό.
Τα φυτά χρησιμοποιούν υποδοχείς στις κυτταρικές τους επιφάνειες για να ανιχνεύσουν χημικά σήματα από μικροοργανισμούς του εδάφους. Ορισμένα βακτήρια απελευθερώνουν ενώσεις που λένε στο φυτό ότι είναι «εχθροί», προκαλώντας μια αμυντική αντίδραση. Άλλα σηματοδοτούν ότι είναι «φίλοι» ικανοί να παρέχουν θρεπτικά συστατικά.
Τα όσπρια όπως τα μπιζέλια, τα φασόλια και το τριφύλλι καλωσορίζουν χρήσιμα βακτήρια στις ρίζες τους. Μέσα σε αυτούς τους ριζικούς ιστούς, τα βακτήρια μετατρέπουν το άζωτο από τον αέρα και το μοιράζονται με το φυτό. Αυτή η συνεργασία είναι γνωστή ως συμβίωση και εξηγεί γιατί τα όσπρια μπορούν να αναπτυχθούν χωρίς προσθήκη λιπάσματος.
Προσδιορισμοί παραγόντων
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Aarhus διαπίστωσαν ότι αυτή η ικανότητα επηρεάζεται έντονα από δύο αμινοξέα, τα οποία είναι μικρά «δομικά στοιχεία» σε μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στις ρίζες του φυτού.
«Αυτό είναι ένα αξιοσημείωτο και σημαντικό εύρημα», λέει η Simona Radutoiu. Η πρωτεΐνη της ρίζας λειτουργεί ως «υποδοχέας» που διαβάζει σήματα από βακτήρια και αποφασίζει εάν θα ενεργοποιήσει το ανοσοποιητικό σύστημα (συναγερμός) ή θα επιτρέψει τη συμβίωση.
Η ομάδα εντόπισε μια μικρή περιοχή στην πρωτεΐνη υποδοχέα που ονομάζεται Παράγοντας Συμβίωσης 1. Αυτή η περιοχή λειτουργεί σαν διακόπτης που ελέγχει ποιο μήνυμα αποστέλλεται μέσα στο φυτικό κύτταρο. Αλλάζοντας μόνο δύο αμινοξέα μέσα σε αυτόν τον διακόπτη, οι ερευνητές θα μπορούσαν να αλλάξουν έναν υποδοχέα που κανονικά ενεργοποιεί την ανοσία, έτσι ώστε να ξεκινάει συμβίωση με βακτήρια που δεσμεύουν άζωτο.
«Έχουμε δείξει ότι δύο μικρές αλλαγές μπορούν να προκαλέσουν στα φυτά να αλλάξουν τη συμπεριφορά τους σε ένα κρίσιμο σημείο - από την απόρριψη των βακτηρίων έως τη συνεργασία μαζί τους», εξηγεί ο Radutoiu.
Επέκταση της Επανάστασης σε Σημαντικές Καλλιέργειες
Σε εργαστηριακά πειράματα, οι ερευνητές τροποποίησαν με επιτυχία το φυτό Lotus japonicus. Στη συνέχεια εφάρμοσαν την ίδια προσέγγιση στο κριθάρι και παρατήρησαν το ίδιο αποτέλεσμα.
«Είναι αρκετά αξιοσημείωτο ότι είμαστε πλέον σε θέση να πάρουμε έναν υποδοχέα από το κριθάρι, να κάνουμε μικρές αλλαγές σε αυτό και στη συνέχεια η δέσμευση αζώτου να λειτουργήσει ξανά», λέει ο Kasper Røjkjær Andersen.
Ο πιθανός αντίκτυπος είναι σημαντικός. Εάν αυτή η τροποποίηση μπορεί να εισαχθεί σε ευρέως καλλιεργούμενα δημητριακά, μπορεί μια μέρα να είναι δυνατή η καλλιέργεια σιταριού, καλαμποκιού ή ρυζιού που μπορούν να δεσμεύσουν το άζωτο, παρόμοια με τα όσπρια.
«Αλλά πρέπει πρώτα να βρούμε τα άλλα, απαραίτητα κλειδιά», λέει η Simona Radutoiu, προσθέτοντας:
«Μόνο πολύ λίγες καλλιέργειες μπορούν να πραγματοποιήσουν συμβίωση σήμερα. Εάν μπορούμε να το επεκτείνουμε αυτό σε ευρέως χρησιμοποιούμενες καλλιέργειες, μπορεί πραγματικά να κάνει μεγάλη διαφορά στο πόσο άζωτο πρέπει να χρησιμοποιηθεί».
www.worldenergynews.gr
