Растения могут научиться получать азот из воздуха самостоятельно

Азот – основной элемент жизни, необходимый для синтеза белков и ДНК. Несмотря на то что он составляет 80% атмосферы Земли, большинство организмов не способны усваивать его напрямую. Эту задачу выполняют микроорганизмы, которые с помощью фермента нитрогеназы превращают атмосферный азот в аммиак.

Исследователи Университета Арканзаса помощью криоэлектронной микроскопии высокого разрешения изучили нитрогеназу у метаногенных микроорганизмов. Они обнаружили, что фермент способен объединяться с регуляторными белками в крупный «суперкомплекс». Эта структура работает как молекулярный выключатель, который блокирует фиксацию азота, когда клетке не хватает энергии или питательных веществ, и запускает ее вновь, как только условия нормализуются.

Почему это открытие важно? 

Сегодня производство азотных удобрений –  весьма энергозатратный процесс, требующий высокого давления и ископаемого топлива. Кроме того, избыток химических удобрений смывается в водоемы, вызывая их цветение и гибель экосистем.

Нитрогеназа работает при стандартных условиях. Понимание механизма работы этого фермента открывает широкие перспективы для развития сельского хозяйства. 

В будущем ученые надеются перенести гены, отвечающие за фиксацию азота, в сельскохозяйственные культуры, например, в кукурузу. Если растения научатся получать азот из воздуха самостоятельно, это сделает сельское хозяйство более экологичным и экономически эффективным.

Содержание питательных веществ в почве имеет большое значение для получения высокого урожая. На качество и количество будущего урожая также влияют присутствующие в почве фитопатогенные грибы и нематоды. В лабораториях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования почвы и других образцов подкарантинной продукции на наличие особо опасных фитопатогенов. 

Источник: Rajnandani Kashyap et al, Cryo-EM structure of a methanogen nitrogenase–PII protein supercomplex, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-11116-z