¿Hay alguna planta que fije su propio nitrógeno?

Sé que la mayor parte del nitrógeno se fija mediante procesos industriales y relaciones simbióticas bacterianas. Sin embargo, ¿existen plantas que puedan fijar su propio nitrógeno atmosférico?

Dato curioso: el 80 % del nitrógeno en los tejidos humanos se fijó sintéticamente a través del proceso Haber-Bosch

Respuestas (2)

No se conocen plantas que fijen su propio nitrógeno. Sin embargo, pronto puede haber!

Debido a que el N es el principal factor limitante en la productividad agrícola, existe un gran interés en los sistemas de plantas que pueden arreglarse por sí mismos. Es lo suficientemente importante que la fundación Bill y Melinda Gates haya iniciado un proyecto destinado a reducir la dependencia de los fertilizantes al dar a las plantas la capacidad de fijar su propio nitrógeno. Existen varias estrategias potenciales, la más obvia es alentar a más especies a formar simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno.

Sin embargo, hay otra propuesta que se basa en descubrimientos recientes sobre el mecanismo de fijación de nitrógeno en las bacterias: ahora sabemos cómo se forma el complejo enzimático crucial ( Rubio & Ludden, 2008 ). Como resultado, hay muchas personas que piden esfuerzos para diseñar el sistema directamente en un orgánulo vegetal (p. ej ., Beatty & Good, 2011 ; Godfray et al., 2010 ).

Entonces, dentro de 10 a 15 años, puede volver a consultar y la respuesta a esta pregunta podría haber cambiado. Entonces, la respuesta más probable será "solo los sospechosos habituales: arroz, maíz, trigo".

Referencias:

  • Beatty, PH & Good, AG (2011) Perspectivas futuras para cereales que fijan nitrógeno. Ciencias. [En línea] 333 (6041), 416 –417. Disponible en: doi:10.1126/science.1209467 [Consulta: 2 de febrero de 2012].
  • Godfray, HCJ, Beddington, JR, Crute, IR, Haddad, L., Lawrence, D., Muir, JF, Pretty, J., Robinson, S., Thomas, SM y Toulmin, C. (2010) Seguridad alimentaria: El desafío de alimentar a 9 mil millones de personas. Ciencias. [En línea] 327 (5967), 812 –818. Disponible en: doi:10.1126/science.1185383 [Consulta: 2 de febrero de 2012].
  • Rubio, LM & Ludden, PW (2008) Biosíntesis del cofactor hierro-molibdeno de la nitrogenasa. Revisión Anual de Microbiología. [En línea] 62 (1), 93–111. Disponible en: doi:10.1146/annurev.micro.62.081307.162737 [Consulta: 2 de febrero de 2012].
Permitir que las plantas fijen su propio N2 suena como la forma más peligrosa de ingeniería genética posible. Ya hay tantas malezas nocivas: una vez que un "alimento" puede fijar su propio nitrógeno, se convertirá rápidamente en una maleza incontrolable. La innovación no siempre es buena.
Me sentiría más cómodo dándole al fitoplancton la capacidad de fijar nitrógeno: es posible que no puedan transferir sus nuevos orgánulos de fijación de N a las plantas terrestres tan fácilmente, mientras que aumentarían el suministro mundial de peces, probablemente más que si les dieran a las plantas tradicionales capacidades de fijación de N2. aumentaría la producción de alimentos. Incluso entonces existiría la posibilidad de crear zonas "muertas".
Bueno, por definición, una planta alimenticia no puede ser una mala hierba nociva, porque no son nocivos. Pero plantea una preocupación válida: la mayoría de los rasgos modificados, como la síntesis de vitamina A o la tolerancia a los herbicidas, son desadaptativos y, por lo tanto, presentan poco riesgo de sobrevivir fuera del cultivo deliberado por mucho tiempo. La fijación de N sería un rasgo adaptativo en muchos hábitats. Aún así, no creo que sea una razón para no hacerlo, es una razón para abordar el problema con una solución.
Correcto @JoeHobbit, las zonas muertas fueron la primera preocupación en mi mente. El océano se vería verde desde el espacio. ¿No necesitan otras especies la capacidad de fijar nitrógeno también?
@RichardSmith ¿Qué tipo de solución? Nada es 100% infalible. Incluso si las plantas fijadoras de nitrógeno no pudieran reproducirse, no hay forma de estar seguro de que los genes no podrían transferirse a otra planta que pueda reproducirse.
@JoeHobbit Bueno, no tiene que ser 100% infalible, ese es un objetivo poco realista. Lo que importa es si los beneficios superan los riesgos y si los riesgos son manejables. En ambos casos, la respuesta es sí. Existen varios métodos para prevenir la introgresión transgénica, pero demasiado para escribir en un comentario. No dude en hacer una nueva pregunta al respecto y le responderé lo mejor que pueda.

Hasta donde yo sé, toda la fijación biótica de nitrógeno es realizada por organismos procarióticos como Rhizobium. No conozco ninguna planta que pueda realizar esta función por sí sola.

Las plantas no pueden usar el N 2 atmosférico porque se mantiene esencialmente inerte por el triple enlace del nitrógeno. El proceso de reducción de N 2 a NH 3 que es utilizable por las plantas se puede resumir:

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

(donde P i es un grupo fosfato)

La nitrogenasa cataliza la reacción reduciendo N 2 a NH 3 mediante la adición de H + y electrones. Todo el proceso requiere 8 ATP y, por lo tanto, es intenso en energía.

Para realizar esta conversión, las bacterias requieren suficientes carbohidratos de la materia en descomposición o de los tejidos vasculares de las plantas (así es como Rhizobium obtiene energía de la planta huésped).

Sin embargo, debo añadir que las bacterias suelen tener una relación mutualista con la planta para realizar esta función, por lo que en este sentido se podría decir que las plantas pueden fijar su propio nitrógeno.

También hay bacterias amonificadoras de "vida libre" en los suelos.

Árbitro

La ciencia y el jardín , eds. Ingram, DS, Gregory, PJ, Blackwell, 2008

gracias biocs. No pude averiguar cómo hacer subíndices en el ipad.
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