Metale niezbędne w wiązaniu azotu
Wiązanie azotu zachodzi, gdy rośliny przetwarzają azot atmosferyczny na jego nieorganiczną formę, która może być użyta do konstruowania roślinnych cegiełek budulcowych, takich jak DNA i aminokwasy. Rośliny strączkowe, takie jak fasola i groszek, wiążą azot z pomocą bakterii, które żyją w specjalnych brodawkach w obrębie korzeni. Te symbiotyczne bakterie przetwarzają azot atmosferyczny w amoniak przy użyciu wyspecjalizowanych enzymów, które do prawidłowego funkcjonowania wymagają pierwiastków metali. Ponieważ wiążą one azot, rośliny strączkowe są używane w cyklach płodozmianowych, aby wzbogacić glebę w azot i zmniejszyć potrzebę nawożenia. Jako że proces ten zależy od zawartości w glebie cennych metali, ich niedobór wywiera bardzo zły wpływ na plony. Badacze z finansowanego przez UE projektu MENOMED (Metal homeostasis in nodulated Medicago truncatula) użyli modelowej rośliny strączkowej do badań mających wyjaśnić, jak rośliny regulują gospodarkę metalami do zapewnienia brodawkom wiązania azotu nawet przy niewystarczającej ich ilości. Aby stwierdzić, czy rośliny transportują metale z innych organów, badacze określili drogę, którą podążają metale z gleby do brodawki. Stwierdzili, że konieczne w wiążących azot enzymach żelazo jest uwalniane przez rośliny do wypełnionego bakteriami miejsca brodawki. Odkryli również liczne białka transportujące, które dostarczają metali do tego miejsca w brodawce, zwanego strefą zainfekowania. Zapewnia to dostępność metali w tym samym czasie i miejscu, w którym produkowane są białka odpowiedzialne za wiązanie azotu. Wyjaśnienie, jak w obrębie brodawki regulowane jest wiązanie azotu i które elementy są w to zaangażowane, możne ulepszyć produktywność poprzez zwiększenie asymilacji azotu. To z kolei może zmniejszyć użycie nawozów azotowych, które rocznie kosztują miliardy euro i odpowiadają za 15% globalnej emisji gazów cieplarnianych.
Słowa kluczowe
Metale, azot, rośliny strączkowe, gleby, azotan, wiązanie azotu, bakterie symbiotyczne, białka transportujące
