Informace organizace BIOTRIN

Dusík je jedním ze základních stavebních prvků života. Rostliny však mohou tento prvek přijímat pouze v některých chemických formách, z nichž některé  se přirozeně vyskytují v půdě, ale obvykle ne v množství potřebném k dosažení dostatečných výnosů plodin. Dostatečné množství dusíku se nachází v ovzduší, avšak ve formě, kterou rostliny nedokáží využít. Existují ale bakterie, které jsou schopny přeměnit atmosférický dusík na jednu z forem, kterou rostliny využít dokáží. Tento proces je nazýván jako fixace dusíku. 

U některých luštěnin se za účelem fixace atmosférického dusíku vyvinuly kořenové hlízky, které bakterie vázající dusík přitahují a hostí. Tyto hlízky pak umožňují rostlině absorbovat dusík, který bakterie fixují a bakterie na oplátku získávají od rostliny potřebné cukry. Otázkou tedy je, jak naučit další rostliny vytvářet hlízky? A budou pak tyto hlízky přitahovat bakterie vázající dusík? Aby mezioborový tým vědců z Floridské univerzity a Wisconsinské univerzity dostal odpovědi na tyto otázky, musel nejprve porozumět lépe procesu vytváření hlízek u luštěnin, jakožto původních rostlin se schopností vázat dusík.

Bylo prokázáno, že při kontaktu luštěnin s bakteriemi vázající dusík dochází k nárůstu rostlinného hormonu zvaného cytokinin, což vede následně k tvorbě hlízek. K pozorování každého pohybu cytokininu pak vědci využili techniku, která v přítomnosti cytokininu způsobuje fluorescenci. S využitím této techniky zjistili, že aktivita cytokininu probíhá ve dvou fázích. V první fázi je cytokinin produkován ve vnější vrstvě kořene a pohybuje se směrem dovnitř. Ve druhé fázi se vnitřní část kořene vytlačí ven jako balonek a vytvoří tak hlízku. Ukázalo se, že tato druhá fáze je řízena genem ipt3. U rostlin, kterým gen ipt3 chyběl, totiž nedošlo k tvorbě hlízek, což napovídá, že tento gen hraje v procesu tvorby hlízek klíčovou roli. Výsledky byly publikovány v časopise Plant Physiology.

Vědci jsou tak nyní o krok blíže k tomu, aby bylo více rostlin schopno využívat bakterie vázající dusík. To by snížilo spotřebu hnojiv, náklady zemědělců a v konečném důsledku i dopady na životní prostředí.

Technika, která způsobuje fluorescenci, umožňuje výzkumníkům sledovat, jak se hormon cytokinin podílí na tvorbě kořenových hlíz. Zdroj fotografie: University of Florida Institute of Food and Agricultural Sciences

Zdroje:

• https://academic.oup.com/plphys/article/188/1/560/6373376?login=true
• https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=19243
• https://blogs.ifas.ufl.edu/news/2022/01/27/uf-ifas-scientists-take-next-steps-toward-crops-that-make-their-own-nitrogen/

Zdroj článku: BIOTRIN