Xác định cơ chế bảo vệ chống lại những hậu quả tiêu cực của quá trình bón phân amoni

Nguồn: CC0 Public Domain.

Nitơ (N) là một nguyên tố khoáng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất trồng trọt. Trong khi phân bón nitơ tổng hợp cải thiện đáng kể năng suất cây trồng toàn cầu, việc sử dụng phân bón nitơ gốc nitrat có nguy cơ rửa trôi nitrat hoặc phát thải nitơ oxit. Vì amoni ít bị rửa trôi hơn nitrat và sản xuất rẻ hơn về mặt năng lượng, nên phân bón gốc amoni thường được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp.

Để tăng hiệu quả sử dụng phân bón, amoni thường được bón trong các dải phân bón cục bộ ở những nơi có nồng độ rất cao. Mặc dù amoni là nguồn N vô cơ ưa thích đối với nhiều loài thực vật, nhưng bón amoni quá mức sẽ gây ra độc tính dẫn đến sự kéo dài của rễ bị ức chế. Đây là hậu quả của việc amoni gây ra nhiều quá trình sinh lý và hình thái, bao gồm thay đổi độ pH, biểu hiện gen, vận chuyển ion, chuyển hóa oxy hóa khử, cân bằng nội môi hormone thực vật và kiến ​​trúc hệ thống rễ.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng độc tính amoni có liên quan đến sự hình thành phụ thuộc sắt của các loại phản ứng (ROS) bên trong rễ, ngăn cản sự kéo dài của rễ. “Sau đó, chúng tôi kiểm tra các đột biến của gen gây ra bởi amoni trong rễ và xác định PDX1.1, một gen liên quan đến quá trình sinh tổng hợp vitamin B6”, GS.TS. Nicolaus von Wirén, Trưởng khoa Sinh lý học và Sinh học Tế bào, tại Viện IPK Leibniz giải thích.

Các phương pháp tiếp cận dược lý và di truyền, đặc biệt được hưởng lợi từ sự hợp tác với giáo sư tiến sỹ Teresa Fitzpatrick từ Đại học Geneva ở Thụy Sĩ, sau đó đã chỉ ra rằng các dạng vitamin B6 không được phosphoryl hóa ngăn chặn sự hình thành H2O2 khi cung cấp amoni. "Với sự hình thành vitamin B6 phụ thuộc PDX1.1, nghiên cứu của chúng tôi đã có thể xác định một cơ chế bảo vệ tự nhiên trùng hợp về mặt không gian với sự hình thành H2O2 do amoni kích hoạt trong tế bào rễ bên trong và do đó có khả năng giúp rễ cây thích nghi tốt hơn với các chiến lược bón phân dựa trên amoni”, GS.TS Nicolaus von Wirén giải thích.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Molecular Plant.

Theo Phys.org