Για βιώσιμη γεωργία, φυτά που παράγουν το δικό τους λίπασμα

Σχεδόν παντού στον κόσμο, ο κύριος περιοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη των φυτών είναι το άζωτο, δομικό στοιχείο των πρωτεϊνών που επιτελούν τις περισσότερες λειτουργίες του οργανισμού.

Καθώς το άζωτο του εδάφους εξαντλείται από τις βιομηχανικές καλλιέργειες, τη λύση δίνουν τα αζωτούχα λιπάσματα, των οποίων όμως η παραγωγή αντιστοιχεί στο 2% της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και συνδέεται με σημαντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

Και όταν τα λιπάσματα παρασύρονται από τη βροχή ή καταλήγουν στα υπόγεια ύδατα, προκαλούν το φαινόμενο του ευτροφισμού που απονεκρώνει λίμνες, ποτάμια και εκβολές.

Μια μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature προσφέρει τώρα νέα στοιχεία για την ικανότητα μιας μικρής ομάδας φυτών να αξιοποιεί ως λίπασμα το άζωτο της ατμόσφαιρας. Τα πειράματα υποδεικνύουν ότι ο ίδιος μηχανισμός θα μπορούσε να μεταφερθεί σε άλλες καλλιέργειες και να περιορίσει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της γεωργίας.

«Βρισκόμαστε ένα βήμα πιο κοντά στο να πετύχουμε μια πιο πράσινη και φιλοπεριβαλλοντική παραγωγή τροφίμων» σχολίασε η Σιμόνα Ραντουτσόιου του Πανεπιστημίου του Ώρχους στη Δανία, τελευταία συγγραφέας της μελέτης.

Συμβιωτικά βακτήρια

Όπως γνωρίζουν πολλοί αγρότες, τα ψυχανθή φυτά, όπως το φασόλι, το μπιζέλι και το τριφύλλι, αναπτύσσονται ακόμα και σε φτωχά εδάφη και μάλιστα το εμπλουτίζουν με άζωτο. Τα φυτά αυτά προσελκύουν στις ρίζες τους συμβιωτικά βακτήρια, τα οποία μετατρέπουν το μοριακό άζωτο του αέρα σε αμμώνιο, τη μορφή που μπορεί να αξιοποιηθεί για παραγωγή πρωτεϊνών. Ως αντάλλαγμα, τα βακτήρια αμείβονται από το φυτό με σάκχαρα.

Η μεταφορά αυτής της ικανότητας σε άλλα είδη είναι σήμερα αντικείμενο δραστήριας προσπάθειας σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο.

Στην τελευταία μελέτη, ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ωρχους στη Δανία εξετάζουν το γονίδιο μιας πρωτεΐνης που λειτουργεί ως υποδοχέας στις ρίζες των φυτών και ανιχνεύει τα εχθρικά βακτήρια για τα οποία πρέπει να αναπτυχθούν άμυνες.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι το γονίδιο των ψυχανθών φέρει μια μικρή αλλαγή μόλις δύο αμινοξέων, η οποία κάνει τον υποδοχέα να αναγνωρίζει τα συμβιωτικά βακτήρια ως φίλους αντί εχθρούς.

Και πράγματι, όταν το γονίδιο εισήχθη στο φυτό Lotus japonicus, είδος της ίδιας οικογένειας που κανονικά δεν αξιοποιεί το άζωτο της ατμόσφαιρας, οι ρίζες του προσέλκυσαν βακτήρια και ξεκίνησαν μια διαδικασία συμβίωσης.

«Δείξαμε ότι μόλις δύο μικρές αλλαγές [αμινοξέων] κάνουν τα φυτά να αλλάζουν συμπεριφορά, από το να απορρίπτουν τα βακτήρια στο να συνεργάζονται μαζί τους» σχολίασε η Ραντουτσόιου.

Μένει να φανεί αν η ίδια προσέγγιση λειτουργεί σε φυτά άλλων οικογενειών, ειδικά σε είδη μεγάλης οικονομικής αξίας όπως το σιτάρι, το κριθάρι ή το ρύζι. Οι ερευνητές αναγνωρίζουν εξάλλου ότι μένουν κι άλλα ερωτήματα να απαντηθούν, όπως το πώς οι ρίζες των ψυχανθών σχηματίζουν όζους που λειτουργούν ως ξενοδοχεία για τα βακτήρια.

Αν όμως η προσπάθεια αποδώσει, η λίπανση από τον αέρα θα μπορούσε να μειώσει τις επιπτώσεις της βιομηχανικής καλλιέργειας και να ενισχύσει τη διατροφική ασφάλεια εκατομμυρίων ανθρώπων, για τους οποίους τα χημικά λιπάσματα παραμένουν απαγορευτικά ακριβά.