Gibt es Pflanzen, die ihren eigenen Stickstoff binden?

Ich weiß, dass der meiste Stickstoff durch industrielle Prozesse und bakterielle symbiotische Beziehungen gebunden wird. Aber gibt es Pflanzen, die ihren eigenen Luftstickstoff binden können?

Möglicherweise gibt es bald: cbgp.upm.es/en/noticias/NFIX_LRubio_BMGF.html

Antworten (2)

Es sind keine Pflanzen bekannt, die ihren eigenen Stickstoff fixieren. Allerdings kann es bald sein!

Da N der wichtigste begrenzende Faktor der landwirtschaftlichen Produktivität ist, besteht ein großes Interesse an Pflanzensystemen, die sich selbst reparieren können. Es ist wichtig genug, dass die Bill & Melinda Gates-Stiftung ein Projekt gestartet hat, das darauf abzielt, die Abhängigkeit von Düngemitteln zu verringern, indem Pflanzen die Fähigkeit gegeben wird, ihren eigenen Stickstoff zu binden. Es gibt mehrere mögliche Strategien, von denen die naheliegendste darin besteht, mehr Arten zu ermutigen, Symbiosen mit stickstofffixierenden Bakterien zu bilden.

Es gibt jedoch einen anderen Vorschlag, der auf den jüngsten Entdeckungen über den Mechanismus der Stickstofffixierung in Bakterien aufbaut: Wir wissen jetzt, wie der entscheidende Enzymkomplex hergestellt wird ( Rubio & Ludden, 2008 ). Infolgedessen gibt es viele Leute, die Bemühungen fordern, das System direkt in eine Pflanzenorganelle einzubauen (z. B. Beatty & Good, 2011 ; Godfray et al., 2010 ).

In 10-15 Jahren können Sie also noch einmal nachschauen, und die Antwort auf diese Frage könnte sich geändert haben! Die wahrscheinlichste Antwort lautet dann „nur die üblichen Verdächtigen: Reis, Mais, Weizen“.

Verweise:

  • Beatty, PH & Good, AG (2011) Zukunftsaussichten für Getreide, das Stickstoff fixiert. Wissenschaft. [Online] 333 (6041), 416 –417. Verfügbar unter: doi:10.1126/science.1209467 [Zugriff: 2. Februar 2012].
  • Godfray, HCJ, Beddington, JR, Crute, IR, Haddad, L., Lawrence, D., Muir, JF, Pretty, J., Robinson, S., Thomas, SM & Toulmin, C. (2010) Ernährungssicherheit: Die Herausforderung, 9 Milliarden Menschen zu ernähren. Wissenschaft. [Online] 327 (5967), 812 –818. Verfügbar unter: doi:10.1126/science.1185383 [Zugriff: 2. Februar 2012].
  • Rubio, LM & Ludden, PW (2008) Biosynthese des Eisen-Molybdän-Cofaktors der Nitrogenase. Jahresrückblick auf Mikrobiologie. [Online] 62 (1), 93–111. Verfügbar unter: doi:10.1146/annurev.micro.62.081307.162737 [Zugriff: 2. Februar 2012].
Platten zu erlauben, ihr eigenes N2 zu reparieren, klingt nach der gefährlichsten Form der Gentechnik, die möglich ist. Es gibt bereits so viele schädliche Unkräuter - sobald ein "Nahrungsmittel" seinen eigenen Stickstoff binden kann, wird es schnell zu einem unkontrollierbaren Unkraut. Innovation ist nicht immer gut.
Ich wäre wohler damit, Phytoplankton die Fähigkeit zu geben, Stickstoff zu fixieren: Sie könnten ihre neuen N-fixierenden Organellen möglicherweise nicht so leicht auf Landpflanzen übertragen, während sie das globale Fischangebot erhöhen würden – wahrscheinlich mehr, als traditionellen Pflanzen N2-Fixierfähigkeiten zu verleihen würde die Nahrungsmittelproduktion steigern. Auch dann bestünde die Möglichkeit, „tote“ Zonen zu schaffen.
Nun, per Definition kann eine Nahrungspflanze kein schädliches Unkraut sein, weil sie nicht schädlich ist. Aber Sie äußern eine berechtigte Besorgnis – meist sind künstlich hergestellte Merkmale wie die Vitamin-A-Synthese oder die Herbizidtoleranz unangepasst und stellen daher ein geringes Risiko dar, außerhalb des bewussten Anbaus lange zu überleben. Die N-Fixierung wäre in vielen Lebensräumen ein adaptives Merkmal. Trotzdem glaube ich nicht, dass das ein Grund ist, es nicht zu tun, sondern ein Grund, das Problem mit einer Lösung anzugehen.
Richtig @JoeHobbit, Todeszonen waren die erste Sorge in meinem Kopf. Aus dem Weltraum würde der Ozean grün aussehen. Brauchen nicht auch andere Arten die Fähigkeit, Stickstoff zu fixieren?
@RichardSmith Welche Art von Lösung? Nichts ist 100% idiotensicher. Selbst wenn sich die stickstofffixierenden Pflanzen nicht vermehren könnten, gibt es keine Möglichkeit, sicher zu sein, dass die Gene nicht auf eine andere Pflanze übertragen werden könnten, die sich vermehren könnte.
@JoeHobbit Nun, es muss nicht 100% idiotensicher sein - das ist ein unrealistisches Ziel. Entscheidend ist, überwiegen die Vorteile die Risiken und sind die Risiken beherrschbar? In beiden Fällen ist die Antwort ja. Es gibt verschiedene Methoden, um die Einkreuzung von Transgenen zu verhindern, aber zu viel, um es in einem Kommentar zu schreiben. Fühlen Sie sich frei, eine neue Frage dazu zu stellen, und ich werde nach bestem Wissen und Gewissen antworten.

Soweit ich weiß, wird die gesamte biotische Stickstofffixierung von prokaryotischen Organismen wie Rhizobium durchgeführt. Mir ist keine Pflanze bekannt, die diese Funktion alleine übernehmen kann.

Pflanzen können atmosphärisches N 2 nicht verwenden, da es durch die Stickstoff-Dreifachbindung im Wesentlichen inert gehalten wird. Der Prozess der Reduktion von N 2 zu pflanzenverwertbarem NH 3 lässt sich wie folgt zusammenfassen:

N 2 + 8e - + 8 H + + 16 ATP -> 2 NH 3 + H 2 + 16 ADP + 16 P i

(wobei P i eine Phosphatgruppe ist)

Nitrogenase katalysiert die Reaktion, die N 2 zu NH 3 reduziert, indem sie H + und Elektronen hinzufügt. Der gesamte Prozess benötigt 8 ATP und ist daher energieintensiv.

Um diese Umwandlung durchführen zu können, benötigen Bakterien ausreichend Kohlenhydrate aus zerfallenden Stoffen oder pflanzlichem Gefäßgewebe (so gewinnt Rhizobium Energie aus der Wirtspflanze).

Ich sollte jedoch hinzufügen, dass Bakterien oft eine wechselseitige Beziehung mit der Pflanze haben, um diese Funktion zu erfüllen, also könnte man in diesem Sinne sagen, dass Pflanzen ihren eigenen Stickstoff binden können .

Es gibt auch "frei lebende" ammonifizierende Bakterien in Böden.

Ref

Wissenschaft und Garten , Hrsg. Ingram, DS, Gregory, PJ, Blackwell, 2008

danke bios. Ich konnte nicht herausfinden, wie man tiefgestellte Zeichen auf dem iPad macht
Gibt es Pflanzen, die ihren eigenen Stickstoff binden?
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