Азот — необходимый элемент для роста растений, который большинство сельскохозяйственных культур получает лишь из удобрений. Исключение составляют бобовые культуры, такие как горох, клевер и фасоль, которые вступают в симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Эти бактерии преобразуют атмосферный азот в форму, усваиваемую растениями, делая их независимыми от удобрений.

Мировое научное сообщество стремится разгадать генетические и молекулярные основы этой уникальной способности, чтобы внедрить ее в такие культуры, как пшеница, ячмень и кукуруза. Это позволит значительно сократить использование искусственных удобрений, составляющих значительную долю мирового энергопотребления и являющихся источником выбросов CO2.

Аминокислотный переключатель

Ученые Орхусского университета (Дания) обнаружили, что незначительные изменения в рецепторах растений, позволяют отключить иммунный ответ и способствуют установлению симбиоза с азотфиксирующими бактериями.

Растения используют рецепторы для распознавания сигналов от почвенных микроорганизмов. В случае бобовых определенные бактерии привлекаются к корням, где происходит фиксация азота. Исследователи выделили в белке корней бобовых участок, названный «Определителем симбиоза 1», который регулирует передачу сигналов внутрь клетки. Изменение двух аминокислот в этом участке позволило трансформировать рецептор, обычно активирующий иммунитет, в механизм, способствующий симбиозу.

Перспективы для злаковых

Успешные эксперименты на японском лотосе демонстрируют потенциал переноса этих генетических модификаций на злаковые культуры, что может привести к созданию сортов пшеницы, кукурузы и риса, способных самостоятельно обеспечивать себя азотом.

Получить высокий урожай можно только при использовании здорового семенного материала, свободного от карантинных вредных организмов. В лабораториях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования подкарантинной продукции на наличие особо опасных патогенов растений.

Источник: Tsitsikli, M., Simonsen, B., Luu, TB. et al. Two residues reprogram immunity receptors for nitrogen-fixing symbiosis. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09696-3