Пшеница, которая «кормит» себя сама: как это работает

Исследовательская группа Университета Калифорнии в Дэвисе представила линии мягкой пшеницы, способные стимулировать собственное «удобрение». Учёные не вживляли растению бактериальные гены; вместо этого они усилили выработку природного флавона апигенина. Избыток соединения корни выделяют в ризосферу, где оно побуждает почвенные диазотрофные бактерии формировать защитные биоплёнки и активнее фиксировать атмосферный азот. В условиях ограниченного азота такие растения на испытаниях росли лучше и давали больший урожай.


Ключевая идея работы — не «пересобрать» пшеницу в легуминозу, а настроить взаимодействие с её естественным микробиомом. Команда использовала CRISPR‑редактирование для тонкой перенастройки одного из звеньев синтеза флавонов, добившись накопления апигенина в тканях и его повышенной секреции корнями. Апигенин — не чужеродный агент, это вторичный метаболит самой пшеницы. В почве он служит сигналом для ряда диазотрофов: бактерии активнее заселяют зону корней, строят биоплёнки и таким образом экранируют чувствительную к кислороду нитрогеназу, отвечающую за перевод атмосферного N₂ в аммоний.

Эксперименты показали, что при недостатке минерального азота «апигениновая» пшеница содержит больше связанного азота в тканях, демонстрирует более стабильные показатели фотосинтеза и формирует увеличенный выход зерна относительно исходных линий‑контролей. Важная деталь: речь идёт о тепличных и контролируемых условиях. Полевая валидация ещё впереди, как и оценка устойчивости эффекта в разных почвах и климатических поясах.

С точки зрения практики это подход к «самоподкормке» без прямой интеграции бактериальных генов в хлоропласты или митохондрии растения — направление, где наука тоже продвигается, но сталкивается с жёсткими ограничениями по кислородной чувствительности нитрогеназы и сборке её металлокластеров. Здесь ставка сделана на коммуникацию «растение — микробиоценоз», что снимает ряд технологических барьеров и упрощает маршрут к агротехнологиям: семенная линия и управляемое взаимодействие с местными диазотрофами.

Потенциальные выгоды понятны: меньшая зависимость от синтетического азота, снижение выбросов за счёт сокращения производства и потерь удобрений, экономия для хозяйств. Риски и вопросы — тоже. Насколько устойчив сигнал в почвах с иным микробным сообществом? Не будет ли смещения баланса в сторону «агрессивных» видов? Как поведут себя линии при полном отказе от подкормок, и где граница разумной экономии? Эти ответы даст многофакторная полевка — от калифорнийских опытов до степных и чернозёмных зон.

Для России тема чувствительна и утилитарна одновременно. Азот — одна из главных статей затрат растениеводства; в неблагоприятные годы цена на удобрения и логистика бьют по рентабельности. Если эффект подтвердится в реальных полях, технология ляжет в линейку решений по точному земледелию: гибридные схемы с малой дозой стартового азота, мониторинг микробиома, контроль выделения флавонов, селекция под регионы.

ИЗНАНКА

Иногда прорыв — это не добавление «чужого» гена, а тонкая настройка диалога с невидимыми соседями корня. Если разговор сложится, агрохимия впервые за долгое время получит реального конкурента.

Фото: соцсети.

Читайте, ставьте лайки, следите за обновлениями в наших социальных сетях и присылайте свои материалы в редакцию.

ИЗНАНКА — другая сторона событий.