حدد فريق من العلماء الأوروبيين بروتين الزنك - الذي ينظم تثبيت النيتروجين في البقوليات ، مما يفتح إمكانيات جديدة لتقليل استخدام الأسمدة الاصطناعية في الزراعة.
تم العثور على البروتين ، المعروف باسم التثبيت تحت النترات (المرح) ، ليكون بمثابة مستشعر الزنك وعامل النسخ الذي يؤثر على كيفية تفاعل البقوليات مع بكتيريا ريزوبيا لتحويل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى شكل قابل للاستخدام لنمو النبات. تم نشر النتائج فيطبيعةوهي نتيجة للتعاون بين الباحثين في جامعة آرهوس ، وجامعة مدرسة بوليتكنيك في مدريد ، ومرفق الإشعاع المتزامن الأوروبي.
وقال الأستاذ مساعد البروفيسور جيشون لين من جامعة آرهوس ومؤلف الدراسة الرائدة في الدراسة: "لم يعتبر الزنك من قبل جزيء إشارات في النباتات". "بعد فحص أكثر من 150،000 مصنع ، حددنا المرح كمنظم- الذي يستجيب حاسمًا لتثبيت النيتروجين."
تعتمد البقوليات مثل فول الصويا والكوبيس وفاصوليا فابا على التعايش مع النيتروجين - تثبيت البكتيريا في العقيدات الجذرية. ومع ذلك ، فإن هذه العقيدات حساسة للغاية للظروف البيئية وغالبًا ما يتم إغلاقها عندما يكون النيتروجين وفيرًا بالفعل في التربة. يوضح البحث أن الزنك بمثابة إشارة ثانوية في هذه العملية ، مع تعديل نشاط العقيدات على أساس مستويات الزنك الخلوية. عندما يكون الزنك وفيرة ، تصبح المرح غير نشطة من خلال تشكيل خيوط ؛ عندما يكون الزنك نادرًا ، يصبح نشطًا ويعزز تثبيت النيتروجين المستمر.
وقال البروفيسور كاسبر روجيكر أندرسن ، وهو مؤلف للدراسة: "تتيح هذه الآلية للمصنع تنظيم تثبيت النيتروجين ديناميكيًا استجابةً للظروف المتغيرة". "قد يكون ذلك ذا قيمة في البيئات الزراعية حيث يكون تقليل استخدام الأسمدة أولوية."
يمكن أن يزيد تثبيت النيتروجين المستمر من توفر النيتروجين في التربة ، ويستفيد من المحاصيل اللاحقة وتقليل الاعتماد على المدخلات الكيميائية. يخطط الباحثون لاستكشاف كيفية تطبيق مسار إشارات الزنك هذا لتحسين كفاءة ومرونة البقوليات المزروعة على نطاق واسع.
تم دعم البحث من خلال مشروع التمكين للمواد الغذائية في الزراعة (ENSA) ، بتمويل من مؤسسة Bill & Melinda Gates ، ومؤسسة كارلسبرغ ، ومجلس الأبحاث الأوروبية. تم تقديم تطبيق براءة اختراع يغطي اكتشاف إشارة الزنك من قبل العديد من أعضاء فريق البحث.
