Domů     Příroda
Není to sci-fi, ale realita: Pšenice, která si sama vyrábí hnojivo!

Pomocí technologie genové editace CRISPR vylepšená pšenice pomáhá půdním bakteriím vytvářet přírodní hnojivo. To by mohlo být průlomem na cestě k čistšímu, levnějšímu a udržitelnějšímu zemědělství..

Vědci z Kalifornské univerzity v Davisu vyvinuli pšenici, která podporuje půdní bakterie k přeměně atmosférického dusíku na hnojivo využitelné rostlinami. Posílení přirozené sloučeniny v rostlině pšenice aktivuje bakterie k tvorbě biofilmů, jež umožňují fixaci dusíku.

Díky tomuto průlomu by se mohlo snížit používání hnojiv i vody, a tím i snížit znečištění a zvýšit výnosy z produkce. Pro zemědělce po celém světě by to znamenalo možnost ohromných úspor.

Pšenice je druhou nejproduktivnější obilovinou na světě, která má ovšem největší podíl na celosvětové spotřebě dusíkatých hnojiv, přibližně 18 %. V roce 2020 bylo podle Organizace OSN pro výživu a zemědělství vyrobeno více než 800 milionů tun hnojiv.

Rostliny obvykle absorbují pouze 30 až 50 % aplikovaného dusíkatého hnojiva. Zbytek se často dostává do řek a pobřežních oblastí, což přispívá k ochuzeným „mrtvým zónám“ s nedostatkem kyslíku, které poškozují vodní ekosystémy. Další přebytek dusíku v půdě může produkovat oxid dusný, silný skleníkový plyn.

Luštěniny versus obiloviny

Bakterie fixující dusík produkují enzym zvaný nitrogenáza, který provádí fixaci dusíku. Enzym funguje pouze uvnitř těchto bakterií a pouze v prostředí s nízkým obsahem kyslíku. Luštěniny, jako jsou fazole a hrách, přirozeně tvoří kořenové uzlíky, specializované struktury, které vytvářejí podmínky chudé na kyslík, jež tyto bakterie vyžadují.

Pšenici a většině ostatních plodin však tyto uzlíky chybí, a proto se při jejich pěstování hojně využívají dusíkatá hnojiva.

Hrách na rozdíl od pšenice umí přimět bakterie k výrobě hnojiva přirozeně.

„Vědci se po celá desetiletí snaží vyvinout obiloviny, které produkují aktivní kořenové hlízky, nebo se snaží kolonizovat obiloviny bakteriemi fixujícími dusík, ale bez většího úspěchu. My jsme použili jiný přístup,“ vysvětluje Eduard Blumwald, profesor na katedře rostlinných věd, který za úpravou pšenice stojí.

Vědci zkoumali 2 800 chemických látek přirozeně produkovaných rostlinami a identifikovali 20, které by mohly podporovat tvorbu biofilmů u bakterií vázajících dusík. Tyto biofilmy jsou lepkavé povlaky, které obalují bakterie a vytvářejí mikroprostředí s nízkým obsahem kyslíku vhodné pro aktivitu nitrogenázy.

Bakterie tvoří hnojivo pro pšenici

Tým poté zmapoval, jak rostliny tyto sloučeniny syntetizují, a identifikoval zapojené geny. S těmito informacemi následně pomocí CRISPR upravili rostliny pšenice tak, aby generovaly větší množství jedné konkrétní sloučeniny, flavonu zvaného apigenin.

Protože rostliny produkují více apigeninu, než potřebují, přebytek se uvolňuje do půdy. V experimentech tento apigenin stimuloval půdní bakterie k tvorbě ochranných biofilmů, což umožnilo nitrogenáze fixovat dusík v použitelné formě, kterou pšenice mohla absorbovat.

Pro mnoho rozvojových regionů by tento pokrok mohl nabídnout novou podporu pro spolehlivou produkci plodin. „V Africe lidé nepoužívají hnojiva, protože nemají peníze, a farmy jsou malé, ne větší než šest až osm akrů,“ vysvětluje Blumwald.

„Představte si, že sázíte plodiny, které stimulují bakterie v půdě k přirozené tvorbě hnojiva, které plodiny potřebují. Páni! To je velký rozdíl,“ dodává. Tato inovace v oblasti pšenice navazuje na předchozí úspěch stejné vědecké skupiny s rýží a podobné práce probíhají s cílem rozšířit tuto techniku i na další významné obiloviny.

Zdroj: ScienceDaily

Foto: Pixabay, WikiCommons
Zdroje informací: ScienceDaily
Štítky:
Související články
Příroda Zajímavosti 27.11.2025
Kolik odpadu vznikne při výrobě jednoho mobilního telefonu? Přes sto kilogramů. A to kvůli 100gramovému zařízení, které často po pár letech končí v šuplíku. Přitom obsahuje desítky cenných kovů – měď, zlato, palladium… –, které jsme si z přírody vlastně jen půjčili. V Česku lidé ročně odloží přes 12 milionů nepoužívaných mobilů, z toho 150 […]
Historie Příroda 24.11.2025
Říká se o něm, že je to nejlepší přítel člověka. Pes rozhodně patří mezi celosvětově nejoblíbenější domácí mazlíčky. Domestikován byl už pravěkými lovci. Dnes bývá často vnímán spíš jako roztomilý gaučový povaleč než parťák na lov Faktem je, že rozmanitost, jakou se tyto šelmy vyznačují, je obrovská. Kdy byl zahájen jakýsi pomyslný přerod z predátora […]
Příroda 24.11.2025
Ostrov Jižní Georgie se nachází v Atlantickém oceánu, východně od spodního cípu Jižní Ameriky. Je domovem valné části největších šelem planety. Těmi nejsou žádní medvědi, jak by někoho mohlo napadnout, ale zástupci čeledi tuleňovitých – rypouši sloní. Ty přitom decimuje v současnosti často skloňovaná nemoc, ptačí chřipka Zákeřná choroba, která zdaleka není nebezpečná jen pro […]
Příroda 22.11.2025
V odlehlých končinách západní Kanady se odehrála scéna, kterou by ještě nedávno považovali biologové za nemožnou. Výzkumný tým pracující na území národa Heiltsuk položil na mořské dno pasti na invazivního kraba pobřežního. Nástrahy byly přivázány k bójím, které nikdy nevyplouvaly nad hladinu, takže k nim suchozemští predátoři neměli mít žádný přístup. Jenže, pak se objevila […]
Objevy Příroda 20.11.2025
Výzkumný tým z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy vedený profesorem Ivanem Čepičkou a jeho doktorským studentem Markem Valtem objevil vzácný a jednobuněčný organismus s unikátní buněčnou stavbou, který nazval Solarion arienae. Ve studii publikované v prestižním vědeckém časopise Nature vědci ukazují, že tento druh spolu s několika dalšími málo známými liniemi prvoků tvoří novou eukaryotickou superskupinu (říši) […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz