Azot kao đubrivo može povećati prinose. Međutim, previše azota takođe može imati negativne efekte, kao što su zagađenje podzemnih voda, velika potrošnja energije u proizvodnji đubriva i stvaranje gasova koji su relevantni za klimu. Nauka stoga traži načine da pomogne usevima da napreduju sa manje azota.
Istraživači sa Univerziteta u Bonu otkrili su varijante gena senzora za nitrate NPF2.12 koje pokreću lanac kaskade signala na niskim nivoima azota u zemljištu. Ovo izaziva jači rast korena, što dovodi do poboljšanog korišćenja azota. Studija je objavljena u New Phytologist.
„Proučavali smo veliki broj genotipova pšenice i ječma pod različitim uslovima snabdevanja azotom i analizirali njihovu arhitekturu korena i akumulaciju azota u biljkama“, kaže glavni autor dr Nurealam Sidikki iz grupe za oplemenjivanje biljaka na Institutu za nauku o usevama Univerziteta u Bonu. i očuvanje resursa (INRES). Istraživači su proučavali ukupno više od 220 različitih sorti pšenice i ječma iz poslednjih pola veka oplemenjivanja biljaka. „Sorte pšenice koje su proučavane su odabrane tako da pokriju istoriju oplemenjivanja u poslednjih 60 godina“, objašnjava prof. dr Jens Leon iz INRES oplemenjivanja biljaka.
U kampusu Klein-Altendorf za istraživanje poljoprivrede Univerziteta u Bonu, istraživači su proučavali ove različite sorte na probnim parcelama sa visokim nivoom azota i, za poređenje, na parcelama sa niskom primenom azota. Tim je zatim analizirao, između ostalih aspekata, karakteristike osobina korena i sadržaj azota u lišću i zrnu svake sorte, i izvršio genetske analize na nivou genoma kako bi pronašao korelacije između sekvenci DNK i odgovarajućih osobina, dalje objašnjava prof. Leon.
Tokom evaluacije, istraživači su naišli na NPF2.12. Određene varijante ovog gena uzrokovale su da biljke razviju veći korenov sistem kada je snabdevanje azotom u zemljištu bilo loše. „Verovatno je da gen, odnosno protein koji kodira, deluje kao senzor koji treba da se isključi kada je nivo azota u zemljištu nizak kako bi se indirektno povećao azotni oksid kao deo signalne kaskade, koji zauzvrat indukuje rast korena, čime se poboljšava iskorišćavanje azota“, kaže dr Agim Balvora iz INRES Oplemenjivanja biljaka, koji je korespondentni autor rada.
„U uslovima niske količine azota i u prisustvu određenih varijanti gena NPF2.12, povećan sadržaj azota u lišću i zrnu se može otkriti u poređenju sa visokom dostupnošću azota“, kaže Balvora, koji takođe sarađuje sa PhenoRob klasterom izvrsnosti na Univerzitetu. of Bonn. Shodno tome, u nepovoljnim uslovima ove sorte daju veći prinos od onih koje sadrže alternativni alel, naglašava Sidiki.
Istraživači su mogli da pokažu iu laboratoriji iu stakleniku da je NPF2.12 zaista odgovoran za ove poboljšane performanse. Analizirane su biljke pšenice sa defektom gena NPF2.12. Kada je snabdevanje azotom bilo loše, odgovarajuće linije koje imaju defekt npf2.12 alel su se ponašale kao sorte koje inherentno imaju korisnu varijantu gena. „Ovi rezultati pokazuju da je NPF2.12 negativan regulator, čija smanjena ekspresija u odgovarajućim sortama dovodi do većeg rasta korena i većeg sadržaja azota u izboju kroz sofisticirani mehanizam“, objašnjava prof. dr Gabriel Šaf, član PhenoRob klastera. izvrsnosti od INRES Plant Nutrition.
Studija spada u okvire osnovnih istraživanja, ali otvara i značajne mogućnosti za oplemenjivanje biljaka. „Poboljšano razumevanje genetske i molekularne funkcije detekcije azota će ubrzati uzgoj sorti sa poboljšanom efikasnošću korišćenja azota“, kaže Balvora, gledajući u budućnost. Međutim, ovo bi zahtevalo bolje razumevanje pojedinačnih koraka u kaskadi signala NPF2.12 senzora koji rezultiraju jačim rastom korena pod nedostatkom azota.
