Д-р Едуардо Блумвалд (десно) и Ахилеш Јадав, д-р, и други членови на нивниот тим на Универзитетот во Калифорнија, Дејвис, го модифицираа оризот за да ги поттикнат бактериите во почвата да произведуваат повеќе азот што растенијата можат да го користат. [Трина Клајст/УК Дејвис]
Истражувачите го користеа CRISPR за инженерство на ориз за да ги поттикнат бактериите во почвата да го поправат азот потребен за нивниот раст. Наодите би можеле да ја намалат количината на азотни ѓубрива потребни за одгледување на земјоделски култури, заштедувајќи им на американските земјоделци милијарди долари секоја година и придобивка за животната средина со намалување на загадувањето со азот.
„Растенијата се неверојатни хемиски фабрики“, рече д-р Едуардо Блумвалд, угледен професор по растителни науки на Универзитетот во Калифорнија, Дејвис, кој го водеше истражувањето. Неговиот тим користел CRISPR за да го подобри разградувањето на апигенинот во оризот. Тие откриле дека апигенинот и другите соединенија предизвикуваат бактериска фиксација на азот.
Нивната работа беше објавена во списанието Plant Biotechnology („Генетската модификација на биосинтезата на флавоноиди од ориз го подобрува формирањето на биофилмот и биолошката фиксација на азот од бактериите што го фиксираат азот во почвата“).
Азотот е од суштинско значење за растот на растенијата, но растенијата не можат директно да го претворат азот од воздухот во форма што можат да ја користат. Наместо тоа, растенијата се потпираат на апсорпција на неоргански азот, како што е амонијак, произведен од бактерии во почвата. Земјоделското производство се заснова на употреба на ѓубрива што содржат азот за да се зголеми продуктивноста на растенијата.
„Ако растенијата можат да произведат хемикалии кои им дозволуваат на почвените бактерии да го поправат атмосферскиот азот, ние можеме да ги инженериме растенијата да произведуваат повеќе од овие хемикалии“, рече тој. „Овие хемикалии ги поттикнуваат бактериите во почвата да го поправат азот и растенијата го користат добиениот амониум, а со тоа ја намалуваат потребата за хемиски ѓубрива“.
Тимот на Брумвалд користеше хемиска анализа и геномика за да ги идентификува соединенијата во растенијата од ориз - апигенин и други флавоноиди - кои ја подобруваат активноста на бактеријата за фиксирање на азот.
Тие потоа ги идентификуваа патиштата за производство на хемикалиите и користеа технологија за уредување на гените CRISPR за да го зголемат производството на соединенија кои го стимулираат формирањето на биофилм. Овие биофилмови содржат бактерии кои ја подобруваат трансформацијата на азот. Како резултат на тоа, активноста на бактериите за фиксирање на азот се зголемува и се зголемува количината на амониум на располагање на растението.
„Подобрените растенија од ориз покажаа зголемен принос на жито кога се одгледуваат во услови ограничени со почвен азот“, напишаа истражувачите во трудот. „Нашите резултати поддржуваат манипулација со патеката на биосинтеза на флавоноиди како начин да се поттикне биолошка фиксација на азот во зрната и да се намали содржината на неоргански азот. Употреба на ѓубрива. Реални стратегии“.
Други растенија исто така можат да го користат овој пат. Универзитетот во Калифорнија аплицираше за патент на технологијата и моментално го чека. Истражувањето беше финансирано од фондацијата Вил В. Лестер. Покрај тоа, Bayer CropScience поддржува понатамошни истражувања на оваа тема.
„Азотните ѓубрива се многу, многу скапи“, рече Блумвалд. „Сè што може да ги елиминира тие трошоци е важно. Од една страна, станува збор за пари, но и азотот има штетни ефекти врз животната средина“.
Повеќето од применетите ѓубрива се губат, навлегувајќи во почвата и подземните води. Откритието на Блумвалд може да помогне во заштитата на животната средина со намалување на загадувањето со азот. „Ова може да обезбеди одржлива алтернативна земјоделска практика која би ја намалила употребата на вишокот на азотни ѓубрива“, рече тој.