A szántóföldekre felesleges mennyiségben kijuttatott műtrágya egy része gyakran a közeli folyókba, tavakba szivárog be. A foszfor hatóanyag a felszíni vizekbe jutva károsítja a környezetet az ökológia egyensúly felborítása révén. Ha javítani lehetne a növények foszforfelvételét, a vízszennyeződés mértéke csökkenthető lenne.
A Boyce Thompson Intézet (BTI) munkatársai erre a problémára keresték a választ. A növény és a gyökerein megtelepedő arbuszkuláris mikorrhiza (AM) gombák szimbionta kapcsolatban élnek. A gombák a stressztűrés fokozása mellett segítik a növény foszfor- és nitrogénfelvételét, cserébe bizonyos szerves anyagokért. A gomba zsírsavakkal történő ellátása nagy energiaráfordítással jár a növény számára, ezért a kolonizáció folyamatát ellenőrzés alatt tartja. Kérdés az, hogy mindez hogyan zajlik.
A BTI kutatói két modellnövényt, a mediterrán lucerna (Medicago truncatula) és szálkaperje (Brachypodium distachyon) két-két génjét vizsgálták. Ezek azoknak az egész növényvilágban elterjedt, a zöldmoszatoktól kezdve a virágos növényekig megtalálható CLE fehérjéknek a termeléséért felelősek, amelyek a sejtfejlődés folyamatában és a stresszválaszok létrehozásában vesznek részt. Kiderült, hogy a CLE gének közül kettő kulcsszerepet játszik az AM gombákkal való szimbiózis kialakításában. Az egyik gén, a CLE53-as, a kolonizáció mértékét csökkenti, ha már megtelepedtek az AM gombák a gyökéren kellő mennyiségben.
A másik, a CLE33-as, pedig abban az esetben csökkenti a kolonizáció ütemét, ha a gyökér környezetében nagy mennyiségben áll rendelkezésre felvehető foszfor. De, vajon mire használható ez a felismerés? Ha a kolonizáció ütemét irányításunk alá tudjuk vonni, akkor magasabb felvehetőfoszfor-tartalom mellett is fenn tudjuk azt tartani. Ez pedig egyrészt azt jelenti, hogy kevesebb foszfor kerül a vizekbe, megőrizve ezzel a környezet egészségét, másrészt a további nitrogén felvételét segítjük elő, illetve a növény stressztűrése fokozható.
Molekuláris szinten a folyamat úgy zajlik, hogy a CLE fehérjék egy strigolakton nevű növényi termék szintézisét szabályozzák, amelyet a gyökér választ ki. A strigolakton a talajba kerülve eljut az AM gombákhoz, amelyek kolonizálódására serkentő hatással van – olvasható a világhálón a Boyce Thompson Intézet honlapján (https://btiscience.org/explore-bti/news/post/plant-gene-discovery-could-help-reduce-fertilizer-pollution-in-waterways/).
