Ir-riċerkaturi wrew li l-makkinarju ġenetiku responsabbli għall-iffissar tan-nitroġenu bijoloġiku jista 'jiġi trasferit f'razez ġodda ta' batterji, li jipprovdi fehim aktar ċar ta 'kif din il-karatteristika agrikola kruċjali tinfirex fin-natura u potenzjalment tiftaħ toroq ġodda biex titnaqqas id-dipendenza tal-agrikoltura fuq fertilizzanti tan-nitroġenu sintetiku.
Is-sejbiet, ippubblikati fiBijoloġija kurrentifit-28 ta' Mejju, iffoka fuq batterji tal-ħamrija-riżobija selvaġġi li jiffurmaw relazzjonijiet simbjotiċi ma' uċuħ tar-raba' tal-legumi bħall-piżelli u l-fażola. Dawn il-batterji jikkonvertu n-nitroġenu atmosferiku f'forom li jistgħu jużaw il-pjanti, li jippermettu li l-legumi jikbru bi ftit jew xejn fertilizzant estern tan-nitroġenu. Ix-xjentisti jgħidu li l-istudju jitfa’ dawl fuq kif il-ġeni li jirregolaw din is-simbjożi jistgħu jiġu akkwistati minn nisel batterjali li qabel ma kellhomx il-kapaċità, pass ewlieni lejn l-estensjoni tal-fissazzjoni tan-nitroġenu bijoloġiku għal uċuħ tar-raba’ oħra.
Nifhmu l-bażi ġenetika tas-simbjożi
L-istudju, immexxi minn Angeliqua P. Montoya u l-kollegi, eżamina l-ġenomika evoluzzjonarja ta 'relazzjonijiet endosymbiotic emerġenti ġodda fir-rhizobia selvaġġ. Billi jsegwu kif il-ġeni li jiffissaw in-nitroġenu-jiċċaqilqu bejn popolazzjonijiet ta' batterji, ir-riċerkaturi setgħu jidentifikaw mogħdijiet ġenetiċi li jippermettu lill-batterji jistabbilixxu sħubijiet ta' suċċess mal-pjanti.
L-iffissar tan-nitroġenu fil-legumi tiddependi fuq noduli tal-għeruq speċjalizzati, fejn ir-rhizobia jirċievu karboidrati mill-pjanta ospitanti bi skambju għal nitroġenu fiss bijoloġikament. Filwaqt li din ir-relazzjoni evolviet b'mod naturali fuq miljuni ta' snin, ix-xjentisti ilhom ifittxu modi kif jirreplikaw sistemi simili f'uċuħ tar-raba' mhux-legumi.
Ir-riċerka tipprovdi evidenza ġdida li l-karatteristiċi ġenetiċi meħtieġa għas-simbjożi jistgħu jinfirxu fuq insel batterjali, u jissuġġerixxi li l-evoluzzjoni tas-sħubijiet li jiffissaw in-nitroġenu-tista' tkun aktar flessibbli milli kien mifhum qabel. Sejbiet bħal dawn jistgħu jgħinu lir-riċerkaturi jidentifikaw il-prerekwiżiti ġenetiċi meħtieġa biex jiġu stabbiliti relazzjonijiet simili fil-batterji assoċjati mal-uċuħ taċ-ċereali.
Għaliex l-avvanz huwa importanti għas-swieq tal-fertilizzanti
Is-sinifikat tal-iffissar tan-nitroġenu bijoloġiku jestendi ħafna lil hinn mill-bijoloġija tal-pjanti. Ħafna mill-uċuħ tar-raba' bażiċi ewlenin tad-dinja-inkluż il-qamħ, il-qamħ u r-ross-ma jistgħux jiffissaw in-nitroġenu atmosferiku u għalhekk jiddependu ħafna fuq il-fertilizzanti tan-nitroġenu prodotti permezz tal-proċess Haber-Bosch.
Il-manifattura tal-ammonja, il-pedament tal-fertilizzanti tan-nitroġenu, hija waħda mill-aktar proċessi industrijali-intensivi tal-enerġija globalment u tibqa' esposta ħafna għall-ispejjeż tal-gass naturali, tfixkil ġeopolitiku u restrizzjonijiet kummerċjali. Il-volatilità reċenti fis-swieq tal-fertilizzanti, inkluż it-tħassib dwar il-provvista marbuta mar-rotot tat-tbaħħir fil-Lvant Nofsani u l-kontrolli tal-esportazzjoni minn pajjiżi produtturi ewlenin, ġeddet l-interess f’teknoloġiji li jistgħu jnaqqsu d-dipendenza fuq in-nitroġenu sintetiku.
Jekk l-uċuħ tar-raba' taċ-ċereali jistgħu jiksbu sehem sinifikanti mir-rekwiżiti tan-nitroġenu tagħhom permezz ta' fissazzjoni bijoloġika, l-implikazzjonijiet-fit-tul għad-domanda għall-fertilizzanti jistgħu jkunu sostanzjali. Filwaqt li tranżizzjoni bħal din għadha 'l bogħod, ġibdet investiment sinifikanti minn kumpaniji tal-bijoteknoloġija agrikola, żviluppaturi ta' input bijoloġiku u fornituri ewlenin ta'-nutrijenti tal-uċuħ tar-raba' li jfittxu soluzzjonijiet ta' ġestjoni ta' nutrijenti-aktar sostenibbli.
Nibnu fuq avvanzi preċedenti
L-istudju l-ġdid iżid ma' korp dejjem jikber ta' riċerka mmirata lejn il-fehim tal-mekkaniżmi molekulari li jirregolaw is-simbjożi tal-{0}}mikrobi tal-pjanti. Investigazzjonijiet preċedenti identifikaw proteini speċifiċi tal-pjanti, mogħdijiet ta' sinjalazzjoni u risponsi medjati mill-kalċju-li jiddeterminaw jekk il-pjanti jaċċettawx jew jirrifjutawx batterji li jiffissaw in-nitroġenu-.
Ir-riċerkaturi diġà wrew prova-ta'-modifiki tal-kunċett f'mudelli ta' pjanti u xi speċi taċ-ċereali, inkluż ix-xgħir, li turi li l-komponenti tan-netwerk ta' sinjalar simbjotiku jistgħu jiġu manipulati. Madankollu, il-kisba ta' fissazzjoni affidabbli u ekonomikament sinifikanti tan-nitroġenu f'uċuħ tar-raba' taċ-ċereali ewlenin tibqa' waħda mill-aktar għanijiet ambizzjużi fix-xjenza agrikola.
Is-sejbiet tal-Bijoloġija Kurrenti jipprovdu perspettiva komplementari billi jiffokaw fuq in-naħa mikrobjali tar-relazzjoni, u jiżvelaw kif jitfaċċaw u jinfirxu l-kapaċitajiet tal-iffissar tan-nitroġenu-fost il-popolazzjonijiet batterjali f'ambjenti naturali.
L-iskjerament kummerċjali għadu snin bogħod
Minkejja l-progress xjentifiku, ir-riċerkaturi jwissu li l-applikazzjonijiet agrikoli prattiċi jibqgħu objettiv-fit-tul. Id-dimostrazzjoni tat-trasferiment tal-ġeni u l-kapaċità simbjotika f'sistemi batterjali selvaġġi tirrappreżenta pass xjentifiku importanti, iżda għad fadal sfidi sinifikanti qabel ma skoperti bħal dawn ikunu jistgħu jiġu tradotti fi prodotti kummerċjali.
Is-settur tal-fertilizzanti bijoloġiċi ġibed kapital ta 'riskju sostanzjali u investiment korporattiv matul l-aħħar għaxar snin, iżda l-industrija wkoll esperjenzat intoppi hekk kif il-kumpaniji jitħabtu biex jirriproduċu b'mod konsistenti r-riżultati tal-laboratorju taħt kundizzjonijiet tal-post. Il-kisba ta' kolonizzazzjoni stabbli, rati suffiċjenti ta' fissazzjoni tan-nitroġenu u qligħ ekonomiku għall-produtturi tibqa' sfida kumplessa.
Bħala riżultat, l-aħħar sejbiet mhux probabbli li jkollhom xi impatt immedjat fuq id-domanda għall-fertilizzanti. Minflok, jikkontribwixxu għal bażi xjentifika li qed tikber li tista' eventwalment tappoġġja l-iżvilupp ta' teknoloġiji mikrobjali tal--ġenerazzjoni li jmiss iddisinjati biex jissupplimentaw jew jissostitwixxu parzjalment l-applikazzjonijiet tan-nitroġenu sintetiku.
Il-passi li jmiss għar-riċerkaturi
Il-fażi li jmiss tar-riċerka se tiffoka fuq jekk il-mekkaniżmi ġenetiċi identifikati fir-rhizobia selvaġġ jistgħux jiġu introdotti fi speċi batterjali li jassoċjaw b'mod naturali mal-għeruq tal-għelejjel taċ-ċereali. Ix-xjentisti għandhom imbagħad jiddeterminaw jekk dawn il-komunitajiet mikrobjali maħduma jistgħux jipprovdu biżżejjed nitroġenu fiss bijoloġikament biex iwasslu benefiċċji agronomiċi li jistgħu jitkejlu taħt kundizzjonijiet tal-biedja kummerċjali.
Is-suċċess ikun jirrappreżenta bidla kbira fin-nutrizzjoni tal-għelejjel, potenzjalment jippermetti lill-bdiewa jnaqqsu l-użu tal-fertilizzanti filwaqt li jżommu r-rendiment. Għalissa, madankollu, ix-xogħol għadu pass bikri iżda notevoli lejn wieħed mill-aktar għanijiet imfittxija tal-agrikoltura-: li l-uċuħ tar-raba' taċ-ċereali ewlenin ikunu jistgħu jaċċessaw in-nitroġenu permezz ta' sħubijiet bijoloġiċi aktar milli jiddependu kompletament fuq fertilizzanti manifatturati.
