У водорослей нашли нитропласты – органеллы, которые позволяют им "питаться" атмосферным азотом

Генномодифицированные растения, снабженные подобными нитропластами смогут сами обеспечивать себя азотными удобрениями. Это снизит потребность сельскохозяйственных культур в таких удобрениях и поможет избежать ущерба окружающей среде, который они наносят.

Международная команда ученых обнаружила новую органеллу у водорослей. Эта клеточная структура может "фиксировать" газообразный азот и превращать его в форму, полезную для роста клеток.

Новую органеллу назвали по аналогии хлоропластами – зелеными пластидами в клетках растений, которые играют важнейшую роль при фиксации кислорода.

В 2012 году Джонатан Зер и его коллеги из Калифорнийского университета в Санта-Круз показали, что морские водоросли Braarudosphaera bigelowii тесно взаимодействуют с бактерией, которую назвали UCYN-A. Было показано, что она живет в клетках водорослей. Тогда исследователи выдвинули гипотезу, что UCYN-A преобразует газообразный азот в соединения, которые водоросли используют для роста, в том числе аммиак. Взамен, как предположили ученые, бактерии получают энергию от клеток водорослей.

Но новой работе ученые выяснили, что UCYN-A – это не самостоятельная бактерия, а органелла в клетках водорослей. Предки водорослей и бактерий вступили в симбиотические отношения около 100 миллионов лет назад. И постепенно это привело к появлению нитропластов..

Исследователи используют два ключевых критерия, чтобы решить, стала ли бактерия органеллой в клетке-хозяине. Во-первых, эта клеточная структура должна передаваться из поколения в поколение в клетках хозяина. Во-вторых, клеточная структура должна зависеть от белков клетки-хозяина.

Ученые показали, что нитропласты действительно делятся непосредственно перед тем, как делится вся клетка водоросли. Таким образом, нитропласты передается от родительской клетки к ее потомству. Затем были найдены белки клетки-хозяина, которые используют нитропласты.

Понимание того, как нитропласты взаимодействуют с клеткой-хозяином, поможет разработке растений, способных фиксировать собственный азот. Это позволит снизить потребность в азотных удобрениях и избежать ущерба окружающей среде, который они наносят.

Это крайне полезное качество привить растениям будет непросто. Растительные клетки, содержащие генетический код нитропластов, необходимо будет сконструировать таким образом, чтобы гены стабильно передавались из поколения в поколение.