Истраживачи са Универзитета Архус идентификовали су седам природних једињења корена пшенице која потискују нитрификационе бактерије у земљишту једнако снажно као и синтетички инхибитори нитрификације, отварајући потенцијални пут оплемењивања ка сортама пшенице које задржавају више примењеног азота без потребе за додатним хемијским уносима или жртвовањем приноса.
Пољопривреда се и даље суочава са проблемом азота
Мање од половине азота који се примењује као ђубриво се заправо узима у усеве, а остатак се губи кроз испирање у водене токове или гасовиту емисију у атмосферу у виду азот-оксида, снажног гаса стаклене баште. Деценијама су примарни одговор била регулаторна ограничења за стопе примене и синтетичке инхибиторе нитрификације, хемикалије које успоравају микробну конверзију амонијума у нитрат, али су скупе, захтевају поновну примену и могу да утичу на не-организме у земљишту.
Архус тим, предвођен постдокторским истраживачем Пурном Кумар Кхатријем, истражио је да ли пшеница сама по себи може биолошки да изврши верзију те функције. Њихов рад је усредсређен на биолошку инхибицију нитрификације, процес у коме корен биљке ослобађа природна једињења која потискују нитрификационе микробе одговорне за претварање амонијума у облик нитрата који је склонији испирању-.
Шта су бензоксазиноиди?
Бензоксазиноиди су секундарни метаболити које природно производе житарице укључујући пшеницу, кукуруз и раж, традиционално проучаване због њихове улоге у одбрани биљака од инсеката, корова и нематода. Истраживачи из Архуса су прегледали 18 различитих бензоксазиноидних једињења користећи биолуминисцентни тест са Нитросомонас еуропаеа, моделом нитрификујућом бактеријом, и открили седам - укључујући БОА, МБОА, ДИБОА и ДИМБОА - способних за снажно потискивање при релативно ниској концентрацији нитр. Пошто ова једињења производи и ослобађа сама биљка, а не примењују се споља, она нуде фундаментално другачији механизам испоруке од синтетичких инхибитора: континуирано, локализовано ослобађање тачно тамо где и када биљка треба да заштити расположиви азот.
Конструисане линије пшенице показују да се ефекат може појачати
Студија је упоредила конвенционалну родитељску линију пшенице са две линије пшенице које носе фрагмент хромозома из Леимус рацемосус, дивље траве за коју се зна да појачава особине инхибиције биолошке нитрификације. Узгајане хидропонски, побољшане линије су ослобађале значајно веће концентрације активних бензоксазиноида од родитељске линије, а њихови коренски ексудати су потиснули нитрификацију до два пута јаче -, што је резултат који је директно корелирао са већим измереним концентрацијама једињења.
Рад на моделирању који су цитирали истраживачи сугерише да би усеви са биолошком -нитрификацијом-инхибицијом- могли да смање губитке азота за 20% до 30%, а рана пољска испитивања нису показала да нема смањења приноса у вези са овом особином, што значи да би фармери у принципу могли да примењују мању количину ђубрива током жетве. Кхатри је рекао да је величина могућности значајна чак и уз скромно повећање ефикасности: „Ако можете да повећате ефикасност коришћења азота-за чак десет процената у стварним условима на терену, апсолутне уштеде у ђубриву и емисијама су огромне.“
Од хемије до мете за узгој
Дугорочни-циљ је да се хемијски налази преточе у стратегију оплемењивања: када истраживачи идентификују који путеви биосинтезе производе најефикаснија једињења која инхибирају нитрификацију-, оплемењивачи би могли да изаберу сорте пшенице које јаче изражавају особине, без потребе да фармери мењају праксу или купују нове. Истраживање је део ширег међународног пројекта ЦропСустаин, у коме паралелне истраживачке групе проучавају како ове особине утичу на микробиоме земљишта и не{3}}нециљне организме у дужим временским оквирима - питање које је важно за регулаторно и комерцијално усвајање чак и ако се основна биологија покаже чврстом.
Налази стижу пошто су глобална тржишта азота и даље нестабилна након поремећаја у Ормуском мореузу, због чега су цене урее биле скоро{0}}рекордно високе раније ове године пре делимичне корекције. Док се временски рокови оплемењивања за нитрификацију-које инхибирају сорте пшенице одвијају у више-годишњем хоризонту, а не нуде тренутно олакшање, истраживање додаје растућем броју биолошких алтернатива - поред микробног азота-производа за фиксирање азота-производа који већ комерцијализују компаније укључујући пољопривредне производе, укључујући Пивот Биоструцт, постепено зависи од {6} улазе синтетичког азота.
Студија „Бензоксазиноиди као кандидатска једињења за инхибицију биолошке нитрификације у пшеници“ објављена је у Биљној физиологији и биохемији и спроведена у сарадњи са Универзитетом у Копенхагену, Универзитетом у Абердину и Мексичким Међународним центром за побољшање кукуруза и пшенице (ЦИММИТ), који је обезбедио материјал за пробно семе.
