Jak rośliny regulują azot

Wykarmienie globalnej populacji wymaga nieustannego zwiększania wydajności upraw, co w dużym stopniu zależy od azotu dostarczanego roślinom w formie azotanu w nawozach. Obecnie, jedynie jedna trzecia azotanu dostarczanego do gleby jest pobierana przez roślinę, podczas gdy reszta zanieczyszcza wody gruntowe i przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych.

Celem finansowanego przez UE projektu NITROSIGN (The molecular network linking nitrogen assimilation to growth) było zwiększenie ilości azotu przyswajanego przez rośliny z gleby, a także poprawa wydajności, z jaką rośliny wykorzystują przyswojony azot.

W tym kontekście naukowcy przyjrzeli się białku transportującemu azot o nazwie NRT2.1, które odgrywa kluczową rolę w poborze azotu przez korzenie. Badacze wykazali, że azotan i cukry produkowane w procesie fotosyntezy zwiększają produkcję NRT2.1, potencjalnie wzmagając absorpcję azotu.

Ponieważ rośliny wykorzystują azot, by produkować cząsteczki jak DNA i aminokwasy, jest on niezbędnym składnikiem wzrostu. Cukry fotosyntetyczne mogą sygnalizować roślinie potrzebę zwiększenia przyswajania azotu, umożliwiając jej w ten sposób wzrost.

Po dalszym badaniu członkowie projektu NITROSIGN odkryli, że białko regulacyjne zwane Nin-Like Protein 7 (NLP7), które kontroluje ilość NRT2.1 produkowanego w odpowiedzi na azot, jest zaangażowane w produkcję NRT2.1 indukowaną przez cukry, jednak jego dokładna rola nie została odkryta.

Po zbadaniu wielu roślin zawierających różne mutacje genu NLP7, badacze zaproponowali, że cukier kontroluje zagęszczenie NLP7. NLP7 z kolei kontroluje zagęszczenie transportera azotu NRT2.1.

Badacze zaobserwowali także, że gdy następuje metabolizacja cukrów fotosyntetycznych, produkty metaboliczne generują sygnały, które wpływają na produkcję NRT2.1. Odkryli również białko wchodzące w interakcję z NRT2.1 w celu wyregulowania jego aktywności.

Zidentyfikowanie białek i cukrów, które kontrolują produkcję NRT2.1 i pobór azotu pomoże badaczom zrozumieć, w jaki sposób działa złożony układ regulacji azotu. To może ostatecznie pomóc rolnikom w hodowli wysoko wydajnych upraw w warunkach niskiego stężenia azotu, potencjalnie zmniejszając potrzebę wykorzystania szkodliwych dla środowiska nawozów.