Dr. Eduardo Blumwald (djathtas) dhe Akhilesh Yadav, Ph.D., dhe anëtarë të tjerë të ekipit të tyre në Universitetin e Kalifornisë, Davis, modifikuan orizin për të inkurajuar bakteret e tokës të prodhojnë më shumë azot që mund të përdorin bimët. [Trina Kleist/UC Davis]
Studiuesit përdorën CRISPR për të krijuar oriz për të inkurajuar bakteret e tokës për të rregulluar azotin e nevojshëm për rritjen e tyre. Gjetjet mund të zvogëlojnë sasinë e plehrave azotike të nevojshme për rritjen e të korrave, duke u kursyer fermerëve amerikanë miliarda dollarë çdo vit dhe duke përfituar mjedisin duke reduktuar ndotjen me azot.
"Bimët janë fabrika kimike të jashtëzakonshme," tha Dr. Eduardo Blumwald, profesor i shquar i shkencave bimore në Universitetin e Kalifornisë, Davis, i cili drejtoi studimin. Ekipi i tij përdori CRISPR për të përmirësuar ndarjen e apigeninës në oriz. Ata zbuluan se apigenina dhe komponimet e tjera shkaktojnë fiksim bakterial të azotit.
Puna e tyre u botua në revistën Plant Biotechnology ("Modifikimi gjenetik i biosintezës së flavonoideve të orizit rrit formimin e biofilmit dhe fiksimin biologjik të azotit nga bakteret që fiksojnë azotin e tokës").
Azoti është thelbësor për rritjen e bimëve, por bimët nuk mund të konvertojnë drejtpërdrejt azotin nga ajri në një formë që mund ta përdorin. Në vend të kësaj, bimët mbështeten në thithjen e azotit inorganik, siç është amoniaku, i prodhuar nga bakteret në tokë. Prodhimi bujqësor bazohet në përdorimin e plehrave që përmbajnë azot për të rritur produktivitetin e bimëve.
"Nëse bimët mund të prodhojnë kimikate që lejojnë bakteret e tokës të rregullojnë azotin atmosferik, ne mund t'i inxhinierojmë bimët për të prodhuar më shumë nga këto kimikate," tha ai. "Këto kimikate inkurajojnë bakteret e tokës të rregullojnë azotin dhe bimët përdorin amoniumin që rezulton, duke reduktuar kështu nevojën për plehra kimikë."
Ekipi i Broomwald përdori analiza kimike dhe gjenomikë për të identifikuar përbërësit në bimët e orizit – apigenin dhe flavonoidë të tjerë – që rrisin aktivitetin e fiksimit të azotit të baktereve.
Më pas ata identifikuan rrugët për prodhimin e kimikateve dhe përdorën teknologjinë e modifikimit të gjeneve CRISPR për të rritur prodhimin e komponimeve që stimulojnë formimin e biofilmit. Këto biofilma përmbajnë baktere që përmirësojnë transformimin e azotit. Si rezultat, aktiviteti fiksues i azotit i baktereve rritet dhe sasia e amoniumit në dispozicion të bimës rritet.
"Bimët e përmirësuara të orizit treguan rritje të rendimentit të grurit kur rriteshin në kushte të kufizuara me azot të tokës," shkruajnë studiuesit në letër. “Rezultatet tona mbështesin manipulimin e rrugës së biosintezës së flavonoideve si një mënyrë për të nxitur fiksimin biologjik të azotit në kokrra dhe për të reduktuar përmbajtjen e azotit inorganik. Përdorimi i plehrave. Strategji reale.”
Bimë të tjera mund të përdorin gjithashtu këtë rrugë. Universiteti i Kalifornisë ka aplikuar për një patentë mbi teknologjinë dhe aktualisht është në pritje të saj. Hulumtimi u financua nga Fondacioni Will W. Lester. Për më tepër, Bayer CropScience mbështet kërkime të mëtejshme mbi këtë temë.
"Plehrat azotike janë shumë, shumë të shtrenjta," tha Blumwald. “Çdo gjë që mund të eliminojë këto kosto është e rëndësishme. Nga njëra anë është çështje parash, por azoti ka edhe efekte të dëmshme në mjedis”.
Shumica e plehrave të aplikuara humbasin, duke depërtuar në tokë dhe ujërat nëntokësore. Zbulimi i Blumwald mund të ndihmojë në mbrojtjen e mjedisit duke reduktuar ndotjen e azotit. "Kjo mund të sigurojë një praktikë alternative të qëndrueshme bujqësore që do të reduktonte përdorimin e plehrave të tepërta të azotit," tha ai.