A talajbaktériumok és mikorrhiza gombák fontos szerepet töltenek be a növények tápanyagfelvételében és a stressztűrő képességének fokozásában. Egy biológiai mechanizmus hatására a növények „szívesebben” létesítenek kapcsolatot a talajmikrobákkal.
A kutatók felfedeztek egy biológiai mechanizmust, amely a növények gyökereit befogadóbbá teszi a hasznos talajmikrobák számára. A John Innes Centre kutatóinak felfedezése megnyitja az utat a környezetbarátabb gazdálkodási gyakorlatok előtt, ami lehetővé teszi a gazdák számára, hogy kevesebb műtrágyát használjanak.
A legtöbb fontosabb kultúrnövény termesztése nitrát- és foszfátműtrágyákra támaszkodik, de a túlzott műtrágyahasználat károsítja a környezetet. Ha a növényi gyökerek és a talajmikrobák közötti, kölcsönösen előnyös kapcsolatokat kihasználva fokozhatnánk a tápanyagfelvételt, akkor potenciálisan csökkenthetnénk a szervetlen műtrágyák használatát.
Egy génmutáció hatására javul a növény–talajmikroba kapcsolat
A John Innes Centre kutatói felfedeztek egy mutációt a Medicago truncatula (egy pillangósvirágú növény, amelyet kísérletekben használnak) egyik génjében, amely átprogramozza a növény jelátviteli képességét, így fokozza a rizóbia nevű nitrogénmegkötő baktériumokkal és az arbuszkuláris mikorrhiza gombákkal való partnerséget, amelyek foszforral látják el a gyökereket.
Az arbuszkuláris mikorrhiza a mikorrhizák legelterjedtebb és (feltehetően) legősibb típusa. A gomba hifái áthatolnak a növényi gyökér kéregsejtjeinek sejtfalán. A gyökérben a hifák speciális képleteket, ún. vezikulumokat és arbuszkulumokat képezhetnek, melyeknek raktározó és felszínnövelő szerepük van. A szimbiózis során a növény ásványi anyagokat és vizet kap a gombától, és cserébe kész szerves anyagokat juttat neki.
Az endoszimbiózisnak nevezett ilyen típusú partnerség, ahol az egyik szervezet egy másikban él, lehetővé teszi a hüvelyes növények számára, hogy a mikrobák segítségével tápanyagokat vegyenek fel a talajból, cukorért cserébe. Az endoszimbiózis mezőgazdasági alkalmazásának akadálya, hogy az endoszimbiózis a tápanyagszegény talajokon fordul elő, ami ellentétes az intenzív gazdálkodás feltételeivel.
Búzánál is működik
A Nature című folyóiratban megjelent tanulmányban a kísérletek kimutatták, hogy egy kalcium jelátviteli útvonal génmutációja fokozza az endoszimbiózist mezőgazdasági körülmények között. A kutatócsoport genetikai módszerekkel kimutatta, hogy ugyanez a génmutáció a búzában szántóföldi körülmények között is fokozza a nitrogénkötő baktériumok és mikorrhiza gombák kolonizációját.
Az eredmények izgalmas áttörést jelentenek abban a törekvésben, hogy a fokozott endoszimbiózist a szervetlen műtrágya természetes alternatívájaként használják a főbb kultúrákban, beleértve a gabonaféléket és a hüvelyeseket is.
A gyökér-endoszimbiózis rendkívül előnyös a növények számára, mivel növeli a tápanyagfelvételt és a stressztűrő képességet. Egyre nagyobb szükség van a nagy terméshozamú, betegségekkel szemben ellenálló növényekre és a műtrágya használatának csökkentésére a környezet védelme és a gazdálkodók költségeinek csökkentése érdekében. A betegségekkel és az éghajlatváltozással szembeni ellenálló képesség kombinálása a hatékony tápanyag-asszimilációval a szimbiózisban élő mikroorganizmusokkal való jobb társulás révén e törekvés egyik kulcseleme.
Fotó: Pixabay
