به گزارش چاینادیلی، نیتروژن یکی از عناصر حیاتی برای رشد گیاهان و تولید مواد غذایی است، اما کارایی استفاده از نیتروژن در محصولات کشاورزی همچنان یک چالش جهانی محسوب میشود. بر اساس این مطالعات، ذرت در حال حاضر کمتر از ۳۰ درصد نیتروژن مصرفی را بهطور مؤثر جذب و استفاده میکند.
در نخستین پژوهش، گروهی از محققین چینی کشف کردند که ساختارهای بسیار کوچکی در داخل کلروپلاستها به نام پلاستوگلوبولها (Plastoglobules) که پیشتر تنها در ذخیره و متابولیسم چربیها نقش دارند تصور میشدند، در واقع بهعنوان یک مرکز پویا برای جذب و تبدیل نیتروژن عمل میکنند.
این گروه دو آنزیم کلیدی به نامهای ZmNIR2 (نیترات ردوکتاز ۲) و ZmGLN1 (گلوتامین سنتتاز ۱) را شناسایی کردند که روی سطح این پلاستوگلوبولها همانند یک خط تولید کوچک فعالیت میکنند. یکی از این آنزیمها نیتریت را به آمونیوم تبدیل میکند و آنزیم دیگر آمونیوم را به گلوتامین، یعنی ماده اولیه تشکیل اسیدهای آمینه و پروتئینها، تبدیل میکند.
این همکاری موجب سازماندهی فرآیند جذب نیتروژن در سطح زیراندامکی سلول شده و نقش تعیینکنندهای در بهرهوری مصرف نیتروژن در ذرت ایفا میکند.
نکته مهم آن است که این سازوکار منحصر به ذرت نیست. پژوهشگران معتقدند فرآیند مشابهی احتمالاً در محصولات مهم دیگری مانند برنج، گندم، سویا و سورگوم نیز وجود دارد. از این رو، این یافتهها میتواند زمینه توسعه ارقام زراعی با بهرهوری بالاتر نیتروژن را فراهم کند.
مطالعه دوم به مشکل دیرینه پایین بودن میزان پروتئین در دانههای ذرت میپردازد.
پژوهشگران با بررسی تئوسینته، جد وحشی ذرت که میزان پروتئین آن میتواند به ۳۰ درصد برسد، موفق به شناسایی و جداسازی ژنی با پروتئین بالا به نام THP3-T شدند. این ژن آنزیمی مرتبط با متابولیسم نیتروژن را تولید میکند که فعالیت آن بهمراتب بیشتر از نسخه موجود در ذرتهای امروزی است.
آزمایشهای مزرعهای نشان داد که استفاده از ژن THP3-T بهتنهایی میزان پروتئین دانه را از حدود ۱۰ درصد به بیش از ۱۳ درصد افزایش میدهد، بدون آنکه عملکرد محصول کاهش یابد.
هنگامی که این ژن با ژن دیگری به نام THP9-T که پیشتر توسط همین گروه شناسایی شده بود ترکیب شد، اثر همافزایی قابلتوجهی ایجاد کرد. وارد کردن این دو ژن به پرکشتترین رقم هیبریدی ذرت چین موجب شد میزان پروتئین دانه از ۸.۵ درصد به حدود ۱۲ تا ۱۳ درصد افزایش یابد، بدون آنکه کاهش عملکرد مشاهده شود.
پژوهشگران اعلام کردند که تاکنون از این دو ژن برای بهبود بیش از ۸۰ لاین والد ارقام اصلی ذرت چین استفاده شده و میزان پروتئین برخی از آنها به ۱۴ درصد رسیده است.
به گفته محققان، اگر میزان پروتئین ذرت خوراک دام در چین تنها ۴ واحد درصد افزایش یابد، مقدار پروتئین اضافی تولیدشده معادل بیش از ۳۰ میلیون تن سویا خواهد بود؛ رقمی که تقریباً برابر با ۳۰ درصد واردات سالانه سویای چین است.
این دستاورد میتواند نقش مهمی در کاهش وابستگی چین به واردات سویا و تقویت امنیت غذایی این کشور ایفا کند.
منبع: chinadaily
