Др Едуардо Блумвалд (десно) и др Акхилеш Јадав, и други чланови њиховог тима на Универзитету Калифорније у Дејвису, модификовали су пиринач како би подстакли бактерије у земљишту да производе више азота који биљке могу да користе. [Трина Клајст/УЦ Дејвис]
Истраживачи су користили CRISPR да би модификовали пиринач како би подстакли бактерије у земљишту да фиксирају азот потребан за њихов раст. Резултати би могли да смање количину азотних ђубрива потребних за узгој усева, штедећи америчким пољопривредницима милијарде долара сваке године и користећи животну средину смањењем загађења азотом.
„Биљке су невероватне хемијске фабрике“, рекао је др Едуардо Блумвалд, истакнути професор биљних наука на Универзитету Калифорније у Дејвису, који је водио студију. Његов тим је користио CRISPR да би побољшао разградњу апигенина у пиринчу. Открили су да апигенин и друга једињења изазивају бактеријску фиксацију азота.
Њихов рад је објављен у часопису Plant Biotechnology („Генетска модификација биосинтезе флавоноида пиринча побољшава формирање биофилма и биолошку фиксацију азота помоћу бактерија које фиксирају азот у земљишту“).
Азот је неопходан за раст биљака, али биљке не могу директно да претворе 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 како би се повећала продуктивност биљака.
„Ако биљке могу да производе хемикалије које омогућавају бактеријама у земљишту да фиксирају атмосферски азот, можемо да модификујемо биљке да производе више ових хемикалија“, рекао је он. „Ове хемикалије подстичу бактерије у земљишту да фиксирају азот, а биљке користе добијени амонијум, чиме се смањује потреба за хемијским ђубривима.“
Брумвалдов тим је користио хемијску анализу и геномику да би идентификовао једињења у биљкама пиринча - апигенин и друге флавоноиде - која побољшавају активност бактерија у везивању азота.
Затим су идентификовали путеве за производњу хемикалија и користили CRISPR технологију за уређивање гена како би повећали производњу једињења која стимулишу формирање биофилмова. Ови биофилмови садрже бактерије које побољшавају трансформацију азота. Као резултат тога, активност бактерија у везивању азота се повећава, а количина амонијума доступног биљци се повећава.
„Побољшане биљке пиринча показале су повећан принос зрна када су гајене у условима ограниченог садржаја азота у земљишту“, написали су истраживачи у раду. „Наши резултати подржавају манипулацију путем биосинтезе флавоноида као начин за индуковање биолошке фиксације азота у зрнима и смањење садржаја неорганског азота. Употреба ђубрива. Праве стратегије.“
И друге биљке могу користити ову руту. Универзитет у Калифорнији је поднео захтев за патент за технологију и тренутно га чека. Истраживање је финансирала Фондација Вил В. Лестер. Поред тога, Бајер КропСајенс подржава даља истраживања на ову тему.
„Азотна ђубрива су веома, веома скупа“, рекао је Блумвалд. „Све што може да елиминише те трошкове је важно. С једне стране, то је питање новца, али азот такође има штетне ефекте на животну средину.“
Већина примењених ђубрива се губи, продирући у земљиште и подземне воде. Блумвалдово откриће би могло помоћи у заштити животне средине смањењем загађења азотом. „Ово би могло да обезбеди одрживу алтернативну пољопривредну праксу која би смањила употребу вишка азотних ђубрива“, рекао је он.