Kaliforniya Üniversitesi, Davis'te görev yapan Dr. Eduardo Blumwald (sağda) ve Akhilesh Yadav, Ph.D. ile ekiplerinin diğer üyeleri, toprak bakterilerinin bitkilerin kullanabileceği daha fazla azot üretmesini teşvik etmek için pirinci modifiye ettiler. [Trina Kleist/UC Davis]
Araştırmacılar, CRISPR teknolojisini kullanarak pirinç bitkisini, toprak bakterilerinin büyümesi için gerekli olan azotu sabitlemesini teşvik edecek şekilde genetik olarak değiştirdiler. Bu bulgular, mahsul yetiştirmek için gereken azotlu gübre miktarını azaltarak Amerikalı çiftçilere her yıl milyarlarca dolar tasarruf sağlayabilir ve azot kirliliğini azaltarak çevreye fayda sağlayabilir.
Kaliforniya Üniversitesi, Davis'te bitki bilimleri alanında seçkin profesör olan ve çalışmayı yöneten Dr. Eduardo Blumwald, "Bitkiler inanılmaz kimyasal fabrikalardır" dedi. Ekibi, pirinçteki apigeninin parçalanmasını artırmak için CRISPR kullandı. Apigenin ve diğer bileşiklerin bakteriyel azot fiksasyonuna neden olduğunu buldular.
Çalışmaları Plant Biotechnology dergisinde yayımlandı ("Pirinç flavonoid biyosentezinin genetik modifikasyonu, toprak azot sabitleyici bakteriler tarafından biyofilm oluşumunu ve biyolojik azot fiksasyonunu artırır").
Azot, bitki büyümesi için gereklidir, ancak bitkiler havadaki azotu doğrudan kullanabilecekleri bir forma dönüştüremezler. Bunun yerine, bitkiler toprakta bulunan bakteriler tarafından üretilen amonyak gibi inorganik azotu emmeye bağımlıdırlar. Tarımsal üretim, bitki verimliliğini artırmak için azot içeren gübrelerin kullanımına dayanmaktadır.
“Eğer bitkiler, toprak bakterilerinin atmosferik azotu sabitlemesine olanak tanıyan kimyasallar üretebiliyorsa, bitkileri bu kimyasallardan daha fazlasını üretecek şekilde genetik olarak değiştirebiliriz,” dedi. “Bu kimyasallar, toprak bakterilerini azotu sabitlemeye teşvik eder ve bitkiler ortaya çıkan amonyumu kullanır, böylece kimyasal gübrelere olan ihtiyacı azaltır.”
Broomwald'ın ekibi, kimyasal analiz ve genomik yöntemler kullanarak pirinç bitkilerinde bakterinin azot sabitleme aktivitesini artıran apigenin ve diğer flavonoidler gibi bileşikleri belirledi.
Daha sonra kimyasalların üretim yollarını belirlediler ve biyofilm oluşumunu uyaran bileşiklerin üretimini artırmak için CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullandılar. Bu biyofilmler, azot dönüşümünü artıran bakteriler içerir. Sonuç olarak, bakterilerin azot sabitleme aktivitesi artar ve bitki için kullanılabilir amonyum miktarı artar.
Araştırmacılar makalede, "Geliştirilmiş pirinç bitkileri, toprakta azot sınırlı koşullar altında yetiştirildiğinde artan tane verimi gösterdi" diye yazdı. "Sonuçlarımız, tahıllarda biyolojik azot fiksasyonunu teşvik etmenin ve inorganik azot içeriğini azaltmanın bir yolu olarak flavonoid biyosentez yolunun manipülasyonunu desteklemektedir. Gübre kullanımı. Gerçek Stratejiler."
Diğer bitkiler de bu yolu kullanabilir. Kaliforniya Üniversitesi bu teknoloji için patent başvurusunda bulundu ve şu anda onay bekliyor. Araştırma, Will W. Lester Vakfı tarafından finanse edildi. Ayrıca, Bayer CropScience bu konuda daha fazla araştırma yapılmasını destekliyor.
Blumwald, “Azotlu gübreler çok, çok pahalı,” dedi. “Bu maliyetleri ortadan kaldırabilecek her şey önemlidir. Bir yandan para meselesi, ancak azotun çevre üzerinde de zararlı etkileri var.”
Kullanılan gübrelerin çoğu toprağa ve yeraltı sularına sızarak kayboluyor. Blumwald'ın keşfi, azot kirliliğini azaltarak çevreyi korumaya yardımcı olabilir. "Bu, aşırı azotlu gübre kullanımını azaltacak sürdürülebilir bir alternatif tarım uygulaması sağlayabilir," dedi.