Dr Eduardo Blumwald (katuhu) jeung Akhilesh Yadav, Ph.D., sarta anggota séjén tim maranéhanana di University of California, Davis, dirobah béas pikeun ajak baktéri taneuh pikeun ngahasilkeun leuwih nitrogén nu tutuwuhan bisa ngagunakeun. [Trina Kleist/UC Davis]
Panaliti ngagunakeun CRISPR pikeun ngarékayasa béas pikeun ngadorong baktéri taneuh pikeun ngalereskeun nitrogén anu dipikabutuh pikeun kamekaranana. Papanggihan éta tiasa ngirangan jumlah pupuk nitrogén anu diperyogikeun pikeun melak pepelakan, ngahémat patani Amérika milyaran dolar unggal taun sareng nguntungkeun lingkungan ku ngirangan polusi nitrogén.
"Tutuwuhan mangrupakeun pabrik kimia anu luar biasa," ceuk Dr Eduardo Blumwald, profésor dibédakeun élmu tutuwuhan di University of California, Davis, anu mingpin pangajaran. Timna ngagunakeun CRISPR pikeun ningkatkeun pemecahan apigenin dina béas. Aranjeunna mendakan yén apigenin sareng sanyawa sanésna nyababkeun fiksasi nitrogén baktéri.
Karyana diterbitkeun dina jurnal Plant Biotechnology ("Modifikasi genetik biosintésis flavonoid béas ningkatkeun formasi biofilm sareng fiksasi nitrogén biologis ku baktéri anu ngabenerkeun nitrogén taneuh").
Nitrogén penting pisan pikeun tumuwuh tutuwuhan, tapi tutuwuhan teu bisa langsung ngarobah nitrogén tina hawa kana formulir maranéhna bisa dipaké. Gantina, tutuwuhan ngandelkeun nyerep nitrogén anorganik, kayaning amonia, dihasilkeun ku baktéri dina taneuh. Produksi tatanén dumasar kana pamakéan pupuk nu ngandung nitrogén pikeun ngaronjatkeun produktivitas tutuwuhan.
"Upami pepelakan tiasa ngahasilkeun bahan kimia anu ngamungkinkeun baktéri taneuh ngalereskeun nitrogén atmosfir, urang tiasa ngarékayasa pepelakan pikeun ngahasilkeun langkung seueur bahan kimia ieu," saurna. "Bahan kimia ieu nyorong baktéri taneuh pikeun ngalereskeun nitrogén sareng pepelakan nganggo amonium anu hasilna, ku kituna ngirangan kabutuhan pupuk kimia."
Tim Broomwald ngagunakeun analisa kimia sareng génomik pikeun ngaidentipikasi sanyawa dina pepelakan béas - apigenin sareng flavonoid sanés - anu ningkatkeun kagiatan ngalereskeun nitrogén baktéri.
Aranjeunna teras ngaidentipikasi jalur pikeun ngahasilkeun bahan kimia sareng nganggo téknologi édisi gen CRISPR pikeun ningkatkeun produksi sanyawa anu merangsang formasi biofilm. Biofilm ieu ngandung baktéri anu ningkatkeun transformasi nitrogén. Hasilna, aktivitas nitrogén-ngaropéa baktéri nambahan sarta jumlah amonium sadia pikeun tutuwuhan naek.
"Tutuwuhan béas ningkat némbongkeun ngaronjat ngahasilkeun sisikian nalika tumuwuh dina kaayaan taneuh-kawas nitrogén," nu peneliti nulis dina kertas. "Hasil kami ngadukung manipulasi jalur biosintésis flavonoid salaku cara pikeun ngadorong fiksasi nitrogén biologis dina séréal sareng ngirangan eusi nitrogén anorganik. Pamakéan pupuk. Strategi Nyata. ”
Tutuwuhan séjén ogé tiasa nganggo jalur ieu. Universitas California parantos ngalamar patén dina téknologi sareng ayeuna nuju ngantosan. Panalungtikan ieu dibiayaan ku Will W. Lester Foundation. Salaku tambahan, Bayer CropScience ngadukung panalungtikan salajengna ngeunaan topik ieu.
"Pupuk nitrogén pisan, pisan mahal," ceuk Blumwald. "Naon waé anu tiasa ngaleungitkeun biaya éta penting. Di hiji sisi, éta masalah artos, tapi nitrogén ogé gaduh épék ngabahayakeun kana lingkungan.
Seuseueurna pupuk anu diterapkeun leungit, nyerep kana taneuh sareng cai taneuh. Papanggihan Blumwald tiasa ngabantosan ngajaga lingkungan ku ngirangan polusi nitrogén. "Ieu bisa nyadiakeun prakték pertanian alternatif sustainable nu bakal ngurangan pamakéan pupuk nitrogén kaleuwihan," cenahna.