Д-р Едуардо Блумвалд (десно) и д-р Акилеш Јадав, како 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/УЦ Дејвис]
Истражувачите го користеа CRISPR за да го инжинерираат оризот за да ги поттикнат бактериите во почвата да го фиксираат азотот потребен за нивниот раст. Наодите би можеле да ја намалат количината на азотно ѓубриво потребно за одгледување култури, заштедувајќи им на американските земјоделци милијарди долари секоја година и корист за животната средина со намалување на загадувањето со азот.
„Растенијата се неверојатни хемиски фабрики“, рече д-р Едуардо Блумвалд, истакнат професор по растителни науки на Универзитетот во Калифорнија, Дејвис, кој ја водеше студијата. Неговиот тим користеше CRISPR за да го подобри разградувањето на апигенинот во оризот. Тие открија дека апигенинот и другите соединенија предизвикуваат бактериска фиксација на азот.
Нивната работа беше објавена во списанието Plant Biotechnology („Генетската модификација на биосинтезата на флавоноидите во оризот го подобрува формирањето на биофилм и биолошката фиксација на азот од бактериите што го фиксираат азот во почвата“).
Азотот е неопходен за раст на растенијата, но растенијата не можат директно да го претворат азотот од воздухот во форма што можат да ја користат. Наместо тоа, растенијата се потпираат на апсорпција на неоргански азот, како што е амонијакот, произведен од бактерии во почвата. Земјоделското производство се базира на употреба на ѓубрива што содржат азот за зголемување на продуктивноста на растенијата.
„Ако растенијата можат да произведуваат хемикалии што им овозможуваат на почвените бактерии да го фиксираат атмосферскиот азот, можеме да ги конструираме растенијата да произведуваат повеќе од овие хемикалии“, рече тој. „Овие хемикалии ги охрабруваат почвените бактерии да го фиксираат азотот, а растенијата го користат добиениот амониум, со што се намалува потребата од хемиски ѓубрива.“
Тимот на Брумвалд користел хемиска анализа и геномика за да идентификува соединенија во оризовите растенија - апигенин и други флавоноиди - кои ја зголемуваат активноста на бактериите за фиксирање на азот.
Потоа тие идентификуваа патишта за производство на хемикалиите и ја користеа технологијата за уредување на гени 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 количината на амониум достапен за растението се зголемува.
„Подобрените оризови растенија покажаа зголемен принос на зрна кога се одгледуваат во услови ограничени со азот во почвата“, напишаа истражувачите во трудот. „Нашите резултати ја поддржуваат манипулацијата со патеката на биосинтеза на флавоноиди како начин за индуцирање на биолошка фиксација на азот во зрната и намалување на содржината на неоргански азот. Употреба на ѓубрива. Вистински стратегии.“
Други растенија исто така можат да го користат овој пат. Универзитетот во Калифорнија аплицираше за патент за 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, тоа е прашање на пари, но азотот има и штетни ефекти врз животната средина.“
Поголемиот дел од применетите ѓубрива се губат, продираат во почвата и подземните води. Откритието на Блумвалд би можело да помогне во заштитата на животната средина со намалување на загадувањето со азот. „Ова би можело да обезбеди одржлива алтернативна земјоделска практика што би ја намалила употребата на вишок азотни ѓубрива“, рече тој.