Ученым уже давно известно, что арбускулярные микоризные грибы, которые живут в гармонии примерно с 90% наземных растений и играют ключевую роль в их корневой системе, ответственны за перенос необходимого фосфата к растениям, чтобы помочь росту.
Однако теперь, благодаря открытию, сделанному группой ученых из Института геномики абиотической стрессоустойчивости сельскохозяйственных культур Техасского технологического университета (IGCAST), симбиотическая роль микоризов намного шире, чем это казалось раньше.
Исследовательская группа обнаружила, что микоризные грибы выступают в качестве «поставщика» азота для растений. Содержание протеина (NPF4.5) отвечает за транспортировку азота из грибов на растение. Этот симбиотический азот присутствует в зерновых.
Ученые подчеркивают, что эффективность колонизации грибами, стимулирование роста растений и поглощение питательных веществ поддерживались и даже усиливались при высоких уровнях подачи азота. Это указывает на важность микоризных грибов в повышение эффективности использования азота.
«В нашем исследовании мы показали, что переносчик нитратов содержится во многих видах растений и что он активируется микоризной ассоциацией в кукурузе, сорго и некоторых других видах растений. Основываясь на наших данных, мы предполагаем, что транспортировка нитратов происходит во многих, если не в большинстве видов растений, и ключевую роль в этом процессе играет именно белок».
Луис Эррера-Эстрелла - исследователь
Цель исследования состояла в том, чтобы определить, может ли микориза обеспечить растение другими питательными веществами, такими как азот. Косвенные данные показали, что грибы могут снабжать растение аммонием (NH4+) в качестве источника азота, но в этом случае он быстро преобразовывался микробами в аэробной почве в нитрат. Это означало, что в большинстве почвенных условий нитрат являлся доминирующей формой азота, поставляемой растению.
Чтобы проверить способность переносить нитраты, исследователи использовали изотопы азота, чтобы определить способность грибов принимать нитрат и доставлять его растению для поглощения. Исследователи также идентифицировали ген (NPF4.5), специфически активируемый в корнях риса при соединении с микоризными грибами, и смогли определить роль этого гена в доставке нитратов, производя мутанты риса, которые не имели этого транспортирующего гена.
«Мы обнаружили, что когда ген инактивирован, количество нитратов, которые растение может получить от грибов, резко уменьшается. Таким образом, мы функционально подтвердили, что NPF4.5 является важным белком в транспорте азота от грибов к растению. Мы также использовали трансформацию растений для получения растений риса, которые обогащают белки NPF4.5 в отсутствие микоризы. Мы обнаружили, что эти трансгенные растения могут производить больше биомассы и демонстрировать более высокую эффективность поглощения азота, чем обычные растения, выращенные в среде, содержащей нитраты».
Аугун Чень - исследователь
Исследователи подсчитали, что рис, содержащий микоризные связи между растениями и грибами, может получать более 40% своего азота из микоризного пути.
Профессор Лопес-Арредондо отметил, что следующие шаги в рамках проекта будут для испытания трансгенных растений в полевых условиях.
