Выявлен защитный механизм от негативных последствий аммиачных удобрений

Азот (N) является важным минеральным элементом для развития растений и широко используется в растениеводстве. В то время как синтетические азотные удобрения значительно повышают глобальную урожайность, использование азотных удобрений на основе нитратов сопряжено с риском выщелачивания нитратов или выбросов оксидов азота. Поскольку аммиак менее подвержен выщелачиванию, чем нитрат, и энергетически дешевле в производстве, удобрения на основе аммония часто используются в сельскохозяйственном растениеводстве.

Чтобы повысить эффективность использования удобрений, аммоний часто вносят в полоски локальных удобрений, где он присутствует в очень высоких концентрациях. Хотя аммоний является предпочтительным источником неорганического азота для многих видов растений, избыток аммония вызывает токсичность, которая приводит к замедлению удлинения корней. Это является следствием того, что аммоний запускает различные физиологические и морфологические процессы, включая изменения pH, экспрессии генов, транспорта ионов, окислительно-восстановительного метаболизма, гомеостаза фитогормонов и архитектуры корневой системы.

Также читайте: Ученые выяснили как снизить выбросы закиси азота выделяемую удобрениями

Исследовательская группа сначала обнаружила, что токсичность аммония связана с железозависимым образованием активных форм кислорода (АФК) внутри корня, что подавляет удлинение корня.

«Затем мы исследовали мутанты генов, индуцированных аммонием, в корнях и идентифицировали PDX1.1, ген, участвующий в биосинтезе витамина B6 de novo», — объяснил профессор, доктор Николаус фон Вирен, заведующий кафедрой физиологии и клеточной биологии в Институте Лейбница ИПК.

Фармакологические и генетические подходы, основанные, в частности, на сотрудничестве с профессором доктором Терезой Фитцпатрик из Женевского университета в Швейцарии, затем показали, что нефосфорилированные формы витамина B6 подавляют образование H2O2 при подаче аммония.

«С PDX1.1 — зависимым образованием витамина B6 наше исследование смогло определить естественный защитный механизм, который пространственно совпадает с вызванным аммонием образованием H2O2 во внутренних клетках корня и, таким образом, имеет потенциал для лучшей адаптации корней растений к аммонию, стратегии оплодотворения», — объяснил профессор, доктор Николаус фон Вирен.

Исследование было опубликовано в журнале Molecular Plant.

Источник: Институт генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур им. Лейбница