Результаты исследования, проведенного под руководством Университета Ла Троб, могут привести к сокращению потерь удобрений, что сэкономит австралийским фермерам миллионы долларов.
Международная исследовательская группа обнаружила белок, который может определять жизненно важные уровни фосфора - «топливо в баке» - в растениях, а затем в ответ регулировать рост и цветение.
Опубликованные в журнале Plant Physiology результаты дают более глубокое понимание механизмов, с помощью которых растения чувствуют, сколько и когда нужно получать необходимое питательное вещество, фосфор, для оптимального роста.
Ведущий автор доктор Рикарда Йост из Департамента наук о растениях, животных и почвах Университета Ла Троб заявила, что экологические и экономические выгоды для фермеров могут быть значительными.
В таких странах, как Австралия, где почвы бедны фосфором, фермеры используют большое количество дорогих невозобновляемых фосфорных удобрений, таких как суперфосфат или диаммонийфосфат (ДАФ), большая часть которых не усваивается эффективно урожай в нужное время для роста», - сказал д-р Йост.
"Наши результаты показали, что белок под названием SPX4 определяет статус питательных веществ - «количество топлива в баке» урожая - и изменяет регуляцию генов, чтобы либо отключить, либо включить усвоение фосфора, а также изменить время роста и цветения."
Используя побеги Arabidopsis thaliana (тале или кресс-салат), исследовательская группа провела генетическое тестирование, добавив фосфорное удобрение и наблюдая за поведением белка.
Впервые было обнаружено, что белок SPX4 оказывает как отрицательное, так и положительное регулирующее действие на поглощение фосфора и, как следствие, на рост растений.
«Белок чувствует, когда растение получило достаточное количество фосфора, и говорит корням прекратить его поглощать», - сказал доктор Йост. «Если топливный насос отключить слишком рано, это может ограничить рост растений.
"С другой стороны, SPX4, по-видимому, действует по совместительству и может активировать полезные процессы развития сельскохозяйственных культур, такие как начало цветения и образования семян."
Более глубокое понимание того, как работает SPX4, может привести к более точной идентификации генов, которые он регулирует, и к возможности контролировать активность белка с помощью генетического вмешательства - включая положительные и выключая отрицательные реакции.
Агроном La Trobe доктор Джеймс Хант сказал, что результаты исследования хорошо согласуются с необходимостью для австралийских фермеров максимально эффективно использовать дорогостоящие удобрения.
«В наших системах возделывания культур с нулевой обработкой фосфор расслаивается в верхних слоях почвы. Когда этот слой высыхает, культуры не могут получить доступ к этим запасам и вступают в то, что мы называем фосфорной засухой», - сказал доктор Хант.
"Фосфор есть, но сельскохозяйственные культуры не могут получить к нему доступ в сухой почве. Если бы мы могли манипулировать видами сельскохозяйственных культур, чтобы они поглощали больше фосфора, когда верхний слой почвы влажный, мы бы закладывали больше топлива в почву. резервуар для последующего роста урожая, когда верхний слой почвы подсохнет."
Исследовательская группа теперь будет более подробно изучать, как SPX4 взаимодействует с регуляторами генов в отношении развития растений и контроля времени цветения.
Исследование было опубликовано в журнале Plant Physiology совместно с сотрудниками из Чжэцзянского университета (Китай), Гентского университета и Центра системной биологии растений VIB (Бельгия), Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA) и Центра Австралийского исследовательского совета. передового опыта в области биологии энергетики растений.