Jedním z největších pilířů současného intenzivního zemědělství, ale zároveň i jeho zásadním ekologickým problémem, je vysoká závislost na průmyslově vyráběných dusíkatých hnojivech. Jak uvádí zpráva Biotrinu, tato závislost je nejvýraznější zejména u strategických plodin, jako jsou pšenice a kukuřice, které spotřebují téměř polovinu celosvětových zásob hnojiv. Kromě environmentální zátěže je problematická i samotná výroba hnojiv pomocí energeticky náročného Haber-Boschova procesu, který vyžaduje extrémní teploty a tlaky k přeměně vzdušného dusíku na formu využitelnou pro rostliny.

Bariéra v rostlinné komunikaci

Hledání cest k trvale udržitelnému zemědělství se proto stále častěji obrací k přírodním mechanismům, konkrétně k biologické fixaci dusíku. Některé půdní bakterie totiž disponují enzymem nitrogenázou, který dokáže fixovat vzdušný dusík za běžných podmínek. Tento proces probíhá v rámci symbiózy, kdy rostlina poskytuje bakteriím v hlízkách na svých kořenech útočiště bez přístupu kyslíku a hlízkové bakterie na oplátku zásobují rostlinu cenným dusíkem. Podle zprávy Biotrinu je však tato schopnost v rostlinné říši omezena pouze na několik čeledí, především na bobovité (např. hrách, čočka, jetel, hrachor), zatímco většina ostatních plodin vnímá tyto bakterie jako hrozbu (nedokážou rozlišit, jestli je půdní bakterie potenciálním symbiotickým partnerem, nebo nositelem nemoci) a při kontaktu s nimi spouští obrannou reakci.

Klíčový objev z Aarhuské univerzity

Zásadní průlom v řešení tohoto omezení nyní přinesli vědci z dánské Aarhuské univerzity. Právě jejich výsledky tvoří klíčový základ pro budoucí transformaci zemědělství. Výzkumný tým se zaměřil na bílkoviny, které uvnitř rostlinného kořene zprostředkovávají reakci na přítomnost hlízkové bakterie. Detailním porovnáním sekvence dané bílkoviny u bobovité rostliny a u ječmene se podařilo identifikovat konkrétní „molekulární přepínač“, který rozhoduje o tom, zda rostlina zahájí obranu, nebo začne budovat symbiotické hlízky. Ukázalo se, že k tomu, aby bílkovina z ječmene místo způsobení obranné reakce vydala signál pro formaci symbiotických hlízek, stačí záměna pouhých dvou jejích základních stavebních bloků neboli aminokyselin, vysvětluje zpráva Biotrinu.

Vize pro udržitelné zemědělství

Ačkoliv vědci zdůrazňují, že k vyšlechtění zcela nových druhů symbiotických rostlin vede ještě dlouhá cesta, tento objev molekulárního přepínače je díky precizním metodám genetických modifikací milníkem na cestě k soběstačným plodinám. Implementace těchto poznatků může v budoucnu znamenat významné snížení ekologické stopy a zvýšení potravinové bezpečnosti.*

Úvodní fotografie: Do budoucna budou možná fixovat vzdušný dusík i plodiny jako například ječmen Foto Barbora Venclová

Více informací naleznete na www.trvaleudrzitelnezemedelstvi.cz.