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 prodhonin më shumë azot që bimët mund ta përdorin. [Trina Kleist/UC Davis]
Studiuesit përdorën CRISPR për të modifikuar orizin, në mënyrë që të inkurajonin bakteret e tokës të rregullonin azotin e nevojshëm për rritjen e tyre. Gjetjet mund të zvogëlojnë sasinë e plehrave të azotit të nevojshëm për të rritur të korrat, duke u kursyer fermerëve amerikanë miliarda dollarë çdo vit dhe duke përfituar mjedisin duke zvogëluar ndotjen nga azoti.
“Bimët janë fabrika kimike të jashtëzakonshme”, tha Dr. Eduardo Blumwald, profesor i shquar i shkencave bimore në Universitetin e Kalifornisë, Davis, i cili udhëhoqi studimin. Ekipi i tij përdori CRISPR për të përmirësuar zbërthimin e apigeninës në oriz. Ata zbuluan se apigenina dhe komponime të tjera shkaktojnë fiksimin 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 në tokë”).
Azoti është thelbësor për rritjen e bimëve, por bimët nuk mund ta shndërrojnë 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 u lejojnë baktereve të tokës të fiksojnë azotin atmosferik, ne mund t’i modifikojmë bimët për të prodhuar më shumë nga këto kimikate”, tha ai. “Këto kimikate i inkurajojnë bakteret e tokës të fiksojnë azotin dhe bimët përdorin amoniakun që rezulton, duke zvogëluar kështu nevojën për plehra kimikë.”
Ekipi i Broomwald përdori analiza kimike dhe gjenomikë për të identifikuar përbërësit në bimët e orizit - apigeninën dhe flavonoide të tjera - që rrisin aktivitetin e baktereve për fiksimin e azotit.
Pastaj ata identifikuan rrugët për prodhimin e kimikateve dhe përdorën teknologjinë e redaktimit të gjeneve CRISPR për të rritur prodhimin e komponimeve që stimulojnë formimin e biofilmit. Këto biofilma përmbajnë baktere që rrisin transformimin e azotit. Si rezultat, aktiviteti i baktereve për fiksimin e azotit rritet dhe sasia e amoniakut në dispozicion të bimës rritet.
“Bimët e përmirësuara të orizit treguan rendiment më të lartë të kokrrave kur u rritën në kushte të kufizuara nga azoti në tokë”, shkruan studiuesit në punim. “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 zvogëluar përmbajtjen e azotit inorganik. Përdorimi i plehrave. Strategji të Vërteta.”
Edhe bimë të tjera mund ta përdorin këtë rrugë. Universiteti i Kalifornisë ka aplikuar për një patentë mbi teknologjinë dhe aktualisht është duke e pritur atë. Hulumtimi u financua nga Fondacioni Will W. Lester. Përveç kësaj, Bayer CropScience mbështet kërkime të mëtejshme mbi këtë temë.
“Plehrat e azotit 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 aplikuar humbasin, duke depërtuar në tokë dhe ujëra nëntokësore. Zbulimi i Blumwald mund të ndihmojë në mbrojtjen e mjedisit duke zvogëluar ndotjen nga azoti. "Kjo mund të ofrojë një praktikë alternative të qëndrueshme bujqësore që do të zvogëlonte përdorimin e plehrave të tepërt të azotit", tha ai.