В новом исследовании Мичиганского государственного университета (MSU) под руководством декана Колледжа естественных наук Эрика Хегга в статье собраны результаты многолетних исследований фермента, известного как NrfA, который играет ключевую роль в сохранении азота в почве. Кристина Хирд, кандидат наук в MSU и первый автор статьи, заявила, что изучение NrfA может помочь фермерам не только избежать загрязнения близлежащих водоемов, но и сэкономить деньги за счет снижения потребности в удобрениях. Результаты опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology.
«Значительное количество азотных удобрений теряется, поскольку оно преобразуется в форму, которая легко вымывается. Если мы сможем сохранить больше этого азота в почве, это может иметь большие и позитивные последствия для сельского хозяйства», - сказала Хирд.
Азот является важным элементом для всех живых существ, от людей до мельчайших бактерий. Его обычно добавляют на сельскохозяйственные поля в различных формах для повышения урожайности. Проблема в том, что и почва, и нитриты имеют отрицательный заряд. Так же, как магниты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, нитриты легко смываются с сельскохозяйственных полей во время сильных дождей. Когда слишком много азота попадает в озера и реки, результатом может стать вредоносное цветение водоросле , которое делает водоемы токсичными для людей и животных.
Одной из лучших форм азота для сельского хозяйства является аммоний. Благодаря своему положительному заряду он прикрепляется к почве и легче усваивается растениями. Однако многие микробы в почве превращают аммоний в нитрит.
Вот тут-то и появляется NrfA. Он не только помогает бактериям превращать нитрит в аммоний, но и делает это, перемещая и сохраняя электроны невероятно эффективно. Другие ферменты могут помочь производить аммоний, но не так быстро и эффективно, как NrfA.
Хотя многие исследователи внесли свой вклад в эту область, выводы не сосредоточены в одном месте. Команда Хегга изучила первичные исследования, объединила их в обзорную статью и синтезировала выводы, чтобы сделать более масштабные выводы.
«Я рад помочь будущим студентам, которые были на моем месте, которые только приходят в эту область и пытаются понять этот большой проект, который они соглашаются взять на себя на следующие пять-шесть лет. Мы решили собрать всю эту информацию и поместить ее в одном месте в качестве вводной статьи для этих аспирантов», - говорит Хирд.
Фермеры могли бы использовать выводы обзорной статьи, чтобы выбрать лучшие азотсодержащие удобрения для своих полей. Также можно провести дополнительные исследования, чтобы определить, как бактерии с NrfA можно было бы стратегически разместить по краям полей, где вода, скорее всего, будет стекать вниз, поясняет Хирд. Шагом между этими вариантами может стать поощрение роста большего количества почвенных микроорганизмов, которые могут производить аммоний, путем балансировки соотношения углерода и азота в почве.
Далее команда Хегга планирует глубже изучить механизм преобразования нитрата в аммоний. Они хотят отследить, как электроны перемещаются через NrfA и как он последовательно производит аммоний, даже если начинает с разных соединений азота.
«Мы пытаемся быть действительно конкретными и детальными. Реакция идет очень быстро, и замедление очень быстрой реакции может сделать ее нестабильной. Это будет похоже на проведение тонкой хирургической операции», заключает Хирд.
Источник: Michigan State University. DOI: 10.1128/aem.00292-25
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
