Wiązanie azotu cząsteczkowego z atmosfery to zdolność przypisana mikroorganizmom, jednak skrzętnie korzystają z niej rośliny wyższe. Klasycznym przykładem jest symbioza roślin motylkowych i bakterii brodawkowych. Dr Sharon Doty z Uniwersytetu w Waszyngtonie opisała zjawisko, które łamie przyjęty dogmat dotyczący zarówno zakresu gatunkowego symbiozy, jak i jej lokalizacji w brodawkach korzeniowych. W swoich badaniach skupiła się na topolach porastającymi spieczone słońcem piaszczyste tereny subtropikalne. Mimo niekorzystnych warunków drzewa te charakteryzują się niespotykanym tempem przyrostu masy, osiągając 30 metrów wysokości w ciągu niespełna 10 lat. Doty przypisuje tę zdolność mikroorganizmom zasiedlającym liście topoli. Podczas, gdy liście zajęte są pozyskiwaniem energii ze światła słonecznego, bakterie azotowe bytujące w przestrzeniach międzykomórkowych zajmują się wiązaniem azotu cząsteczkowego z atmosfery. Dr Doty zaobserwowała, że mikroorganizmy izolowane z liści i innych tkanek topoli są zdolne do wzrostu w pożywce pozbawionej azotu, co wskazuje na ich zdolność do wiązania azotu atmosferycznego. Do hipotezy Doty przychyla się także dr Carolin Frank, mikrobiolog z Uniwersytetu Kalifornia, która badała bakterie azotowe zasiedlające igły sosny giętkiej porastającej niesprzyjające skaliste tereny Ameryki Północnej. 30-80 % szczepów izolowanych z igieł to szczepy spokrewnione z gatunkami bakterii azotowych. Aktywność mikroorganizmów w strukturach oddalonych od korzeni udowodniono poprzez zlokalizowaną redukcję etynu do etenu, za co odpowiedzialna jest bakteryjna nitrogenaza. Inny badacz, dr Gerald Tuskan z Narodowego Laboratorium Oak Ridge w Tennessee, potwierdza iż niemal 3000 szczepów wyizolowanych z liści topoli wyposażonych jest w nitrogenazę. Sceptycy utrzymują, że enzym ten nie jest aktywny w środowisku bogatym w tlen, jakim są liście. Naukowcy ripostują, że bakterie zorganizowane w strukturę biofilmu są w stanie zapewnić sobie niszę o obniżonej zawartości tlenu.

Dr Doty przeprowadziła badania w warunkach szklarniowych, w których inkubowała nasiona ryżu w pożywce zawierającej endofity z topoli. Rośliny wyrastające z tak traktowanych nasion wykazywały większy przyrost biomasy, były wyższe i produkowały więcej ziaren niż rośliny kontrolne. Ponadto, endofity lokalizowały się we wszystkich strukturach tak wyhodowanego ryżu. Podobne obserwacje dotyczyły także innych gatunków roślin, takich jak trawy, żyto, kukurydza i pomidor. W dobie rolnictwa, które z jednej strony podąża w kierunku upraw ekologicznych, ograniczających sztuczne nawozy, z drugiej zaś musi sprostać potrzebom żywieniowym ponad 7-miliardowej populacji – mikroorganizmy azotowe mogą stanowić bardzo użyteczne i w 100 % naturalne narzędzie w uzyskiwaniu większych plonów. (kk)

(http://biotechnologia.pl, 3.06.2015)