Др Едуардо Блумвалд (десно) и Акхилеш Јадав, доктор наука, и други чланови њиховог тима на Универзитету Калифорније, Дејвис, модификовали су пиринач како би подстакли бактерије у земљишту да производе више азота који биљке могу да користе. [Трина Клајст/УЦ Давис]
Истраживачи су користили ЦРИСПР да би направили пиринач како би подстакли бактерије у тлу да поправе азот потребан за њихов раст. Налази би могли да смање количину азотног ђубрива потребног за узгој усева, уштедећи америчким фармерима милијарде долара сваке године и допринесу животној средини смањењем загађења азотом.
„Биљке су невероватне хемијске фабрике“, рекао је др Едуардо Блумвалд, угледни професор наука о биљкама на Калифорнијском универзитету у Дејвису, који је водио студију. Његов тим је користио ЦРИСПР да побољша разградњу апигенина у пиринчу. Открили су да апигенин и друга једињења изазивају бактеријску фиксацију азота.
Њихов рад је објављен у часопису Плант Биотецхнологи („Генетичка модификација биосинтезе пиринчаних флавоноида побољшава формирање биофилма и биолошку фиксацију азота бактеријама које фиксирају азот у тлу“).
Азот је неопходан за раст биљака, али биљке не могу директно да претварају азот из ваздуха у облик који могу да користе. Уместо тога, биљке се ослањају на апсорпцију неорганског азота, као што је амонијак, који производе бактерије у земљишту. Пољопривредна производња се заснива на употреби ђубрива која садрже азот за повећање продуктивности биљака.
„Ако биљке могу да производе хемикалије које омогућавају бактеријама у тлу да фиксирају атмосферски азот, можемо да конструишемо биљке да производе више ових хемикалија“, рекао је он. "Ове хемикалије подстичу бактерије у тлу да фиксирају азот, а биљке користе настали амонијум, смањујући на тај начин потребу за хемијским ђубривима."
Броомвалдов тим је користио хемијску анализу и геномику да идентификује једињења у биљкама пиринча – апигенин и друге флавоноиде – која побољшавају активност бактерија за фиксирање азота.
Затим су идентификовали путеве за производњу хемикалија и користили ЦРИСПР технологију за уређивање гена да повећају производњу једињења која стимулишу формирање биофилма. Ови биофилмови садрже бактерије које појачавају трансформацију азота. Као резултат, повећава се активност бактерија које фиксирају азот и повећава се количина амонијума који је доступан биљци.
„Побољшане биљке пиринча показале су повећан принос зрна када се узгајају у условима ограниченим азотом у тлу“, написали су истраживачи у раду. „Наши резултати подржавају манипулацију путем биосинтезе флавоноида као начин да се изазове биолошка фиксација азота у зрну и смањи садржај неорганског азота. Употреба ђубрива. Праве стратегије.”
Друге биљке такође могу користити овај пут. Калифорнијски универзитет је поднео захтев за патент на технологију и тренутно га чека. Истраживање је финансирала фондација Вилл В. Лестер. Поред тога, Баиер ЦропСциенце подржава даља истраживања на ову тему.
„Азотна ђубрива су веома, веома скупа“, рекао је Блумвалд. „Важно је све што може елиминисати те трошкове. С једне стране, то је питање новца, али и азот има штетан утицај на животну средину.
Већина примењених ђубрива се губи, продире у земљиште и подземне воде. Блумвалдово откриће могло би помоћи у заштити животне средине смањењем загађења азотом. „Ово би могло да обезбеди одрживу алтернативну пољопривредну праксу која би смањила употребу вишка азотног ђубрива“, рекао је он.