El nitrógeno (N) es un elemento mineral esencial para el desarrollo de las plantas y se usa ampliamente en la producción de cultivos.
por el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo
Si bien los fertilizantes nitrogenados sintéticos mejoran significativamente el rendimiento global de los cultivos, el uso de fertilizantes nitrogenados a base de nitrato conlleva el riesgo de lixiviación de nitrato o emisión de óxido de nitrógeno. Dado que el amonio es menos propenso a la lixiviación que el nitrato y es energéticamente más barato de producir, los fertilizantes a base de amonio se utilizan a menudo en la producción de cultivos agrícolas.
Para aumentar la eficiencia del uso de fertilizantes, el amonio se aplica a menudo en franjas de fertilizantes localizadas donde está presente en concentraciones muy altas. Aunque el amonio es una fuente preferida de N inorgánico para muchas especies de plantas, el exceso de amonio causa toxicidad que resulta en la inhibición del alargamiento de las raíces. Esta es una consecuencia de que el amonio desencadena una variedad de procesos fisiológicos y morfológicos, incluidos cambios en el pH, la expresión génica , el transporte de iones, el metabolismo redox, la homeostasis de las fitohormonas y la arquitectura del sistema radicular.
El equipo de investigación descubrió primero que la toxicidad del amonio está relacionada con una formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) dependiente del hierro dentro de la raíz, lo que suprime el alargamiento de la raíz. “Luego examinamos mutantes de genes inducidos por amonio en las raíces e identificamos PDX1.1, un gen involucrado en la biosíntesis de novo de la vitamina B6”, explicó el Prof. Dr. Nicolaus von Wirén, Jefe del Departamento de Fisiología y Biología Celular. en el Instituto IPK Leibniz.
Los enfoques farmacológicos y genéticos, que se beneficiaron en particular de la colaboración con la Prof. Dra. Teresa Fitzpatrick de la Universidad de Ginebra en Suiza, demostraron que las formas no fosforiladas de vitamina B6 suprimían la formación de H 2 O 2 con el suministro de amonio. “Con la formación de vitamina B6 dependiente de PDX1.1, nuestro estudio pudo identificar un mecanismo de protección natural que coincide espacialmente con la formación de H 2 O 2 desencadenada por amonio en las células internas de la raíz y, por lo tanto, tiene el potencial de adaptar mejor las raíces de las plantas al amonio . basadas en estrategias de fertilización”, explicó el Prof. Dr. Nicolaus von Wirén.
La investigación fue publicada en Molecular Plant .
