حقق باحثون في Aarhus University في الدنمارك اكتشافًا جديدًا في آلية تثبيت النيتروجين النباتي، مما يوفر إمكانية لتقليل اعتماد المحاصيل مثل القمح والذرة على الأسمدة الاصطناعية. تم نشر نتائج هذا البحث رسميًا في مجلة Nature.

قاد هذا البحث كل من أستاذ علم الأحياء الجزيئية Kasper Røjkjær Andersen و Simona Radutoiu في Aarhus University. وقالت Radutoiu: "هذا اكتشاف استثنائي ومهم". نجح فريق البحث في تحديد الآلية الجزيئية الرئيسية التي تتحكم في العلاقة التكافلية بين النباتات والبكتيريا المثبتة للنيتروجين، والتي يتم تنظيمها بواسطة حمضين أمينيين محددين في بروتينات جذور النبات.

حاليًا، تمتلك فقط النباتات البقولية القدرة على التكافل مع البكتيريا المثبتة للنيتروجين، والتي تحول النيتروجين في الهواء إلى مغذيات يمكن للنبات امتصاصها. أكد فريق البحث، من خلال تقنيات جينية على نبات Lotus japonicus، أنه يمكن من خلال تعديل حمضين أمينيين في منطقة بروتينية محددة، تحفيز النبات على بدء برنامج التكافل. وأوضح Røjkjær Andersen: "يمكننا الآن استخراج مستقبل من الشعير، وإجراء تغيير طفيف عليه، ثم يعمل تثبيت النيتروجين مرة أخرى، وهذا أمر مذهل حقًا".

يضع هذا البحث في تثبيت النيتروجين النباتي أساسًا لتطوير أصناف زراعية جديدة. اكتشف الباحثون أن منطقة "Symbiosis Determinant 1" في بروتينات جذور النبات تعمل كمفتاح، يحدد طريقة استجابة النبات لإشارات البكتيريا. وأوضحت Radutoiu بشكل أكبر: "لقد أثبتنا أن تغييرين صغيرين يمكن أن يغيرا سلوك النبات في نقطة حاسمة — من رفض البكتيريا إلى التعاون معها".

يستهلك إنتاج الأسمدة الاصطناعية حوالي 2% من الطاقة العالمية، ويولد انبعاثات كربونية مقابلة. إذا تم توسيع قدرة النباتات البقولية على تثبيت النيتروجين إلى المحاصيل الحبوبية الرئيسية، فسيقلل ذلك بشكل كبير من اعتماد الزراعة على الأسمدة الكيميائية. وأشار الباحثون إلى أن تحقيق هذا الهدف يتطلب التغلب على عدة روابط فنية.