Генетически модифицированные бактерии доставят растениям азот
Ученые создали бактерий, которые, обитая в почве, предоставляют растениям необходимые химические элементы и обеспечивают прирост в полтора раза по сравнению с контрольными посадками, избавляя от необходимости использовать синтетические удобрения.
Обычный редис и выращенный с помощью модифицированных бактерий (справа)
© Nocera lab, Harvard University
Для жизни любого организма нужен азот, так как без него не синтезируешь ни одного белка. Азота много в воздухе, но его молекулы химически малоактивны, поэтому усваивать атмосферный азот научили только некоторые микроорганизмы.
Продукты их жизнедеятельность, в том числе соединения азота, поглощают из почвы растения. Широко известен симбиоз растений семейства бобовых и бактерий, живущих в особых клубеньках на их корнях.
Бобовые получают от этих бактерий именно азот.
Чтобы доставить больше азота сельскохозяйственным растениям, люди начали получать азотные удобрения искусственно. Более века назад немецкие химики Фриц Хабер и Карл Бош разработали метод синтеза аммиака из азота и метана.
Но процесс требует высокого давления и температуры и остается довольно дорогим, особенно для развивающихся стран.
Химик Даниэль Носера (Daniel Nocera) из Гарвардского университета и его коллеги в прошлом году создали модифицированные бактерии Ralstonia eutropha, способные поглощать из воздуха водород и углекислый газ, образуя из них молекулы ряда углеводородов. Теперь Носера решил создать бактерий для поглощения и связывания азота путем соединения его с водородом.
Ученые использовали бактерий вида Xanthobacter autotrophicus, имеющих природный фермент нитрогеназу. Оставалось “научить” их поглощать водород. Для этого бактериям предоставили ген другого фермента – гидрогеназы.
Водород в клетках бактерий откладывался в составе природного полимера полигидроксибутирата. Затем он реагировал с азотом, образуя аммиак.
Как сообщил Даниэль Носера, ученые использовали раствор с модифицированными бактериями для выращивания редиса и растения выросли на 150 % крупнее по сравнению с контрольной группой, хотя не получали никаких синтетических удобрений.
О результатах исследования Носера и его коллеги рассказали на 253-й конференции Американского химического общества, которая проходит сейчас в Сан-Франциско.
