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
Když se mluví o síle a vytrvalosti, lidem na mysli jako první často vyvstane schopnost uzvednout těžší činku či vyběhnutí schodů bez zadýchání. Nejnovější výzkum však naznačuje, že k ničemu z toho nedojde, pokud se jako první nezmění mozek. U myší, které běhaly „na páse“, byla pozorována vyšší aktivita buněk v hypotalamu. Když jim byly […]
Příroda 15.4.2026
Že mezi sebou tlupy šimpanzů učenlivých svádí drsné teritoriální boje, je věc vcelku známá. Podnikají nájezdy, při kterých se neštítí své rivaly zabíjet. Ovšem i v rámci jedné skupiny může dojít k vyhrocené situaci, jejíž vyústění lze označit jako občanskou válku. Něco takového sledovali vědci u tlupy, žijící v národním parku Kibale v Ugandě. Tato […]
Příroda 15.4.2026
CHKO neboli Chráněná krajinná oblast – už z tohoto názvu je jasně patrné, za jakým účelem CHKO vznikají. V České republice jich existuje celá řada. Nově by se k nim měla připojit oblast Krušných Hor. Co si o tom lidé z tuzemska myslí? Vznik nejstarší CHKO, tedy CHKO Český ráj, se datuje do roku 1955. […]
Příroda 13.4.2026
Velemlok čínský je největším obojživelníkem ze všech. Náleží do řádu Urodela, do čeledi velemlokovití. Dobře se s ním mohou seznámit návštěvníci Zoo Praha. V této zoologické zahradě mají tito fascinující tvorové dokonce vlastní pavilon. Velemloci čínští dorůstají skutečně úctyhodných rozměrů. Největší dosud známý exemplář měřil 1,8 metru. Váha takových „cvalíků“ se může pohybovat i kolem […]
Vědcům se s využitím metody pro editaci genů CRISPR podařilo vyvinout geneticky upravenou pšenici, z níž lze upéci chléb či jiné pečivo, které bude i po opečení obsahovat méně karcinogenního akrylamidu. Zvýší tato úprava bezpečnost potravin? Pšenice obsahuje aminokyselinu zvanou volný asparagin, kterou rostlina používá k ukládání dusíku. Při pečení, smažení nebo opékání chleba se […]
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