Ученые создали пшеницу, способную к азотфиксации

Ученые из Калифорнийского университета разработали новый подход, позволяющий растениям пшеницы самостоятельно производить удобрения. Это открывает перспективы для снижения загрязнения окружающей среды и уменьшения затрат для фермеров.

Азотфиксация для увеличения урожайности

Бобовые культуры, такие как фасоль и горох, имеют на корнях клубеньки, где обитают азотфиксирующие бактерии. В отличие от них, пшеница и большинство других растений не обладают такими корневыми структурами. Именно поэтому необходимо использовать азотные удобрения при их выращивании.

Исследовательская группа проанализировала 2800 природных химических соединений, производимых растениями, и выявили 20 веществ, которые, помимо других полезных для растений функций, также способствуют образованию бактериальных биопленок. Биопленки — это липкие оболочки, окружающие бактерии и создающие низкокислородную среду, необходимую для работы нитрогеназы, ключевого фермента для азотфиксации.

Пшеница с высоким уровнем апигенина

Затем, используя CRISPR, исследователи модифицировали растения пшеницы для увеличения выработки апигенина. Пшеница с повышенным содержанием апигенина выделяет его избыток через корни в почву. В ходе экспериментов апигенин, выделяемый пшеницей, стимулировал почвенные бактерии к формированию защитных биопленок, что позволяло нитрогеназе фиксировать азот, а растениям пшеницы — его усваивать.

В результате пшеница, выращенная с минимальным количеством азотных удобрений, продемонстрировала более высокую урожайность по сравнению с контрольными растениями.

Болезни зерновых культур также являются лимитирующим фактором для получения высоких урожаев. Изучением и разработкой методов диагностики опасных фитопатогенов зерновых культур занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора).

Источник: Hiromi Tajima et al, Increased Apigenin in DNA‐Edited Hexaploid Wheat Promoted Soil Bacterial Nitrogen Fixation and Improved Grain Yield Under Limiting Nitrogen Fertiliser, Plant Biotechnology Journal (2025). DOI: 10.1111/pbi.70289