Oamenii de ştiinţă caută însă acum modalităţi de a dezvolta practici mai durabile care să menţină randamentele ridicate ale culturilor cu aporturi reduse de îngrăşăminte azotoase.
O soluţie ar fi fixarea biologică a azotului, o practică răspândită în cazul culturilor leguminoase. Şi chiar dacă o varietate de bacterii care au capacitatea de a fixa azotul sunt comune în rizosferă, unde se găsesc rădăcinile plantelor, astfel de bacterii ce favorizează dezvoltarea plantelor şi-au găsit o utilizare limitată ca inoculant în agricultură. Asta în principal din cauza problemelor generale asociate cu utilizarea de substanţe biologice pentru producţia de culturi şi eficacitatea variabilă la aplicare. Pentru a înţelege mai bine răspunsul metabolic al plantei gazdă la aceşti stimuli, cercetătorii de la Universitatea din Missouri au studiat modul în care bacteriile din sol influenţează creşterea plantelor.
Colonizarea bacteriană şi influenţa asupra metabolismului plantelor
Pentru a depăşi această provocare, oamenii de ştiinţă au utilizat spectrometria de masă cu ablaţie laser prin ionizare cu electrospray (LAESI-MS), ceea ce le-a permis să eşantioneze doar acele zone infectate de bacterii, pe care le-au putut localiza datorită exprimării proteinei fluorescente verzi. Rezultatele lor au arătat că această colonizare bacteriană provoacă schimbări semnificative ale metabolismului plantelor, cu unii metaboliţi mai abundenţi semnificativ la plantele inoculate, iar alţii, inclusiv metaboliţii indicanţi ai azotului, au fost reduse la rădăcinile neinoculate sau inoculate cu o tulpină bacteriană incapabilă să fixeze azotul. Prin urmare, s-a constatat că izolarea rădăcinilor întregi duce la o diluare considerabilă a oricărui semnal datorită marii majorităţi a celulelor radiculare care nu sunt în contact cu bacteriile.
Obiectivul acestei cercetări a fost definirea mecanismelor moleculare prin care bacteriile favorizează dezvoltarea plantelor, astfel încât să se elaboreze protocoale de inoculare eficiente şi coerente pentru a îmbunătăţi performanţa culturilor. Cercetătorii au fost de multă vreme interesaţi în fixarea biologică a azotului şi de interacţiunea plantă-microb în general. Iar acum marea provocare este realizarea inoculării pe culturi non-leguminoase, cum ar fi porumbul, care are această abilitate în natură, dar nu a fost până acum evidenţiată în producţia agricolă practică.
