Eduardo Blumwald (sağda) ve Akhilesh Yadav, Ph.D. ve Kaliforniya Üniversitesi Davis'teki ekibinin diğer üyeleri, toprak bakterilerini bitkilerin kullanabileceği daha fazla nitrojen üretmeye teşvik etmek için pirinci değiştirdiler.[Trina Kleist/UC Davis]
Araştırmacılar, topraktaki bakterilerin büyümeleri için gereken nitrojeni sabitlemesini teşvik etmek amacıyla pirincin mühendisliğini yapmak için CRISPR'ı kullandı.Bulgular, mahsul yetiştirmek için gereken nitrojenli gübre miktarını azaltabilir, Amerikalı çiftçilere her yıl milyarlarca dolar tasarruf sağlayabilir ve nitrojen kirliliğini azaltarak çevreye fayda sağlayabilir.
Araştırmayı yürüten Davis Kaliforniya Üniversitesi'nin seçkin bitki bilimleri profesörü Dr. Eduardo Blumwald, "Bitkiler inanılmaz kimyasal fabrikalardır" dedi.Ekibi pirinçteki apigenin parçalanmasını arttırmak için CRISPR'ı kullandı.Apigenin ve diğer bileşiklerin bakteriyel nitrojen fiksasyonuna neden olduğunu buldular.
Çalışmaları Plant Bioteknoloji dergisinde yayınlandı (“Pirinç flavonoid biyosentezinin genetik modifikasyonu, biyofilm oluşumunu ve toprak nitrojen sabitleyici bakteriler tarafından biyolojik nitrojen fiksasyonunu artırır”).
Azot bitki büyümesi için gereklidir, ancak bitkiler havadaki nitrojeni doğrudan kullanabileceği bir forma dönüştüremez.Bunun yerine bitkiler, topraktaki bakteriler tarafından üretilen amonyak gibi inorganik nitrojeni absorbe etmeye dayanır.Tarımsal üretim, bitki verimliliğini artırmak için azot içeren gübrelerin kullanımına dayanmaktadır.
"Eğer bitkiler toprak bakterilerinin atmosferik nitrojeni sabitlemesine olanak tanıyan kimyasallar üretebiliyorsa, biz de bitkileri bu kimyasallardan daha fazlasını üretecek şekilde tasarlayabiliriz" dedi."Bu kimyasallar topraktaki bakterilerin nitrojeni sabitlemesini teşvik ediyor ve bitkiler ortaya çıkan amonyumu kullanıyor, böylece kimyasal gübrelere olan ihtiyaç azalıyor."
Broomwald'ın ekibi, pirinç bitkilerindeki bakterilerin nitrojen sabitleme aktivitesini artıran apigenin ve diğer flavonoidler gibi bileşikleri tanımlamak için kimyasal analiz ve genomik kullandı.
Daha sonra kimyasalları üretmenin yollarını belirlediler ve biyofilm oluşumunu uyaran bileşiklerin üretimini artırmak için CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullandılar.Bu biyofilmler nitrojen dönüşümünü artıran bakteriler içerir.Bunun sonucunda bakterilerin nitrojen sabitleme aktivitesi artar ve bitkinin kullanabileceği amonyum miktarı artar.
Araştırmacılar makalede şöyle yazdı: "Gelişmiş pirinç bitkileri, toprak nitrojeninin sınırlı olduğu koşullar altında yetiştirildiğinde tane veriminin arttığını gösterdi.""Sonuçlarımız, tahıllarda biyolojik nitrojen fiksasyonunu teşvik etmenin ve inorganik nitrojen içeriğini azaltmanın bir yolu olarak flavonoid biyosentez yolunun manipülasyonunu destekliyor.Gübre kullanımı.Gerçek Stratejiler.”
Diğer bitkiler de bu yolu kullanabilir.Kaliforniya Üniversitesi bu teknolojiye ilişkin bir patent başvurusunda bulundu ve şu anda onu bekliyor.Araştırma Will W. Lester Vakfı tarafından finanse edildi.Ayrıca Bayer CropScience bu konuyla ilgili daha fazla araştırmayı desteklemektedir.
Blumwald, "Azotlu gübreler çok çok pahalıdır" dedi."Bu maliyetleri ortadan kaldırabilecek her şey önemlidir.Bir yandan bu bir para meselesi ama nitrojenin de çevreye zararlı etkileri var.”
Uygulanan gübrelerin çoğu toprağa ve yeraltı sularına sızarak kayboluyor.Blumwald'ın keşfi nitrojen kirliliğini azaltarak çevrenin korunmasına yardımcı olabilir."Bu, aşırı azotlu gübre kullanımını azaltacak sürdürülebilir bir alternatif tarım uygulaması sağlayabilir" dedi.