Фосфор жизненно необходим для роста и высокой урожайности сельскохозяйственных культур. Однако фосфатные удобрения при избытке загрязняют водоемы и могут даже вредить растениям.
Грибные союзники: природный путь к фосфору
Эффективная альтернатива увеличению удобрений — симбиотические грибы у корней. Их мицелий соединяется с корнями, формируя микоризы. Это канал взаимовыгодного обмена. Грибные сети расширяют корневую зону, добывая растениям фосфаты и другие минералы. Растения, в свою очередь, делятся с грибами углеводами.
Энергетический баланс и ограничения природы
Производство углеводов затратно. Растения строго контролируют "оплату" грибам, отдавая лишь необходимое количество фосфора. При высокой концентрации фосфатов в почве симбиоз подавляется. Хотя грибы доставляют также азот, калий и магний, именно фосфор остается ключевым ограничителем.
Молекулярный ключ к симбиозу: фермент VIH2
Ученые из Германии открыли молекулярный регулятор, управляющий симбиозом. Они доказали, что воздействие на этот механизм позволяет поддерживать взаимовыгодное сотрудничество растений с грибами даже при достатке фосфора в почве.
Исследования проводились на модельном бобовом растении Lotus japonicus с полностью известным геномом. Центральную роль играет фермент VIH2. Он регулирует синтез инозитолпирофосфатов — сигнальных молекул уровня фосфатов в клетке. Дефицит фосфатов снижает активность VIH2 и выработку этих молекул, включая "режим голодания". Активируются гены, ответственные за поиск фосфора: корни перестраиваются, инициируя симбиоз с грибами. Достаток фосфатов блокирует этот процесс.
Подавив активность VIH2 в условиях изобилия фосфатов, ученые наблюдали реакцию растения, словно испытывающего фосфорный дефицит: корни активно поддерживали колонизацию грибами, хотя обычно в таких условиях она прекращалась.
Стабильность и польза устойчивого партнерства
Исследователи подчеркивают: устойчивый симбиоз не навредил росту партнеров. Грибные структуры в корнях сохраняли стабильность и функциональность. Растения при этом активнее поглощали фосфаты и другие питательные элементы.
Перспективы для сельского хозяйства
Понимание работы фермента VIH2 открывает перед агротехниками возможность целенаправленно регулировать процесс микоризации у культурных растений. Это путь к более эффективному использованию ресурсов и улучшению питания растений. Однако для внедрения открытия необходимы дальнейшие полевые испытания.
Источник: naked-science.ru
