O echipă de cercetători de la Universitatea din New York, în colaborare cu specialiști de la Institutul INGEBI din Argentina, a identificat mecanismul molecular prin care plantele detectează când au absorbit o cantitate suficientă de azot din sol. Studiul, publicat în revista de specialitate The Plant Cell, scoate la iveală rolul esențial pe care îl joacă proteina HHO5 în reglarea asimilării nutrienților. Descoperirea deschide cale dezvoltării unor soiuri de plante capabile să absoarbă o cantitate mai mare de azot, reducând astfel necesarul de îngrășăminte chimice.
- În prezent, plantele de cultură reușesc să absoarbă doar aproximativ 50% din îngrășămintele cu azot aplicate.
- Proteina HHO5 acționează ca un semnal de sațietate, oprind absorbția de azot anorganic pentru a economisi energie.
- În testele de laborator efectuate pe planta-model Arabidopsis, exemplarele fără HHO5 au absorbit de aproape trei ori mai mult azot.
Risipa de îngrășăminte generează costuri uriașe pentru mediu și fermieri
În ultimele decenii, utilizarea îngrășămintelor pe bază de azot a crescut semnificativ randamentul agricol la nivel mondial. Cu toate acestea, plantele absorb doar în jur de jumătate din cantitatea aplicată. Restul de azot neasimilat ajunge în cursurile de apă, unde afectează fauna acvatică și stimulează dezvoltarea algelor nocive, sau se descompune în sol.
Azotul rămas neutilizat în sol contribuie la emisiile de protoxid de azot. Acest gaz cu efect de seră este de 273 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon în reținerea căldurii pe o perioadă de 100 de ani. În plus, producția și transportul îngrășămintelor reprezintă un proces costisitor, expus tensiunilor geopolitice și riscurilor de siguranță.
Pentru activitatea agricolă, optimizarea absorbției de nutrienți ar însemna nu doar reducerea amprentei ecologice asupra resurselor de apă și aer, ci și diminuarea costurilor de producție suportate de fermieri.
Proteina HHO5 acționează ca un comutator dublu în celulele vegetale
Absorbția azotului anorganic din sol și transformarea lui în azot organic — utilizat pentru sinteza aminoacizilor și transportul de substanțe — este un proces care consumă o cantitate mare de energie celulară. Cercetătorii au descoperit că, atunci când nivelul de azot organic din plantă devine suficient, expresia genei HHO5 crește semnificativ.
Odată activată, proteina HHO5 îndeplinește două roluri simultane: oprește activitatea genelor responsabile de absorbția azotului anorganic suplimentar din sol, transmițând semnalul că planta este „sătulă”, și stimulează genele implicate în metabolizarea azotului organic deja existent.
Când acționează singură, proteina HHO5 blochează absorbția de azot din sol, însă atunci când se asociază cu o altă proteină reglatoare, WRKY21, ea devine un activator al semnalizării azotului organic.
Modificarea genetică poate deschide calea unor culturi agricole mai eficiente
Pentru a valida acest mecanism de reglare, oamenii de știință au utilizat o tehnică genomică avansată numită DoubleTARGET, atașând markeri fluorescenți proteinelor HHO5 și WRKY21 în celule vegetale izolate. Analizele au confirmat că cele două proteine acționează sinergic pentru a gestiona resursele de azot ale plantei.
Ulterior, experimentele realizate pe Arabidopsis thaliana — o plantă cu flori utilizată frecvent ca model în biologia vegetală — au arătat că exemplarele lipsite de proteina HHO5 au absorbit de aproape trei ori mai mult azot decât plantele cu un nivel normal al acestei proteine, în anumite condiții de mediu.
Echipa de cercetare consideră că blocarea sau modificarea funcționării proteinei HHO5 ar putea permite crearea unor soiuri de plante mult mai eficiente în asimilarea nutrienților disponibili în sol, reducând dependența de fertilizatori sintetici.
Considerați că dezvoltarea unor culturi modificate genetic pentru o mai bună absorbție a nutrienților este o soluție potrivită pentru agricultura viitorului? Vă așteptăm opinia în secțiunea de comentarii.
