Dr. Eduardo Blumwald (katuhu) sareng Akhilesh Yadav, Ph.D., sareng anggota timna anu sanés di Universitas California, Davis, ngarobih béas pikeun ngadorong baktéri taneuh ngahasilkeun langkung seueur nitrogén anu tiasa dianggo ku pepelakan. [Trina Kleist/UC Davis]
Para panalungtik nganggo CRISPR pikeun ngarékayasa béas pikeun ngadorong baktéri taneuh pikeun ngalereskeun nitrogén anu diperyogikeun pikeun kamekaranana. Panemuan ieu tiasa ngirangan jumlah pupuk nitrogén anu diperyogikeun pikeun melak pepelakan, ngahémat milyaran dolar pikeun patani Amérika unggal taun sareng nguntungkeun lingkungan ku cara ngirangan polusi nitrogén.
"Tutuwuhan téh pabrik kimia anu luar biasa," saur Dr. Eduardo Blumwald, profesor élmu tutuwuhan anu kasohor di Universitas California, Davis, anu mingpin panilitian ieu. Timna nganggo CRISPR pikeun ningkatkeun ngarecahna apigenin dina béas. Aranjeunna mendakan yén apigenin sareng sanyawa sanésna nyababkeun fiksasi nitrogén baktéri.
Karya maranéhanana dipedalkeun dina jurnal Plant Biotechnology (“Modifikasi genetik biosintesis flavonoid béas ningkatkeun formasi biofilm sareng fiksasi nitrogén biologis ku baktéri anu ngalereskeun nitrogén taneuh”).
Nitrogén penting pisan pikeun kamekaran pepelakan, tapi pepelakan teu tiasa langsung ngarobih nitrogén tina hawa kana bentuk anu tiasa dianggo. Sabalikna, pepelakan ngandelkeun nyerep nitrogén anorganik, sapertos amonia, anu dihasilkeun ku baktéri dina taneuh. Produksi tatanén dumasar kana panggunaan pupuk anu ngandung nitrogén pikeun ningkatkeun produktivitas pepelakan.
"Upami pepelakan tiasa ngahasilkeun bahan kimia anu ngamungkinkeun baktéri taneuh pikeun ngalereskeun nitrogén atmosfir, urang tiasa ngararancang pepelakan pikeun ngahasilkeun langkung seueur bahan kimia ieu," saurna. "Bahan kimia ieu ngadorong baktéri taneuh pikeun ngalereskeun nitrogén sareng pepelakan nganggo amonium anu dihasilkeun, ku kituna ngirangan kabutuhan pupuk kimia."
Tim Broomwald nganggo analisis kimia sareng genomik pikeun ngaidentipikasi sanyawa dina pepelakan paré – apigenin sareng flavonoid sanésna – anu ningkatkeun aktivitas ngiket nitrogén baktéri.
Teras aranjeunna ngaidentipikasi jalur pikeun ngahasilkeun bahan kimia sareng nganggo téknologi panyuntingan gén CRISPR pikeun ningkatkeun produksi sanyawa anu ngarangsang formasi biofilm. Biofilm ieu ngandung baktéri anu ningkatkeun transformasi nitrogén. Hasilna, aktivitas ngiket nitrogén baktéri ningkat sareng jumlah amonium anu sayogi pikeun pepelakan ningkat.
"Tutuwuhan padi anu ningkat nunjukkeun paningkatan hasil sisikian nalika dipelak dina kaayaan taneuh anu diwatesan nitrogén," tulis para panalungtik dina éta makalah. "Hasil kami ngadukung manipulasi jalur biosintésis flavonoid salaku cara pikeun ngainduksi fiksasi nitrogén biologis dina sisikian sareng ngirangan kandungan nitrogén anorganik. Panggunaan pupuk. Strategi Nyata."
Tutuwuhan séjén ogé tiasa nganggo rute ieu. Universitas California parantos ngalamar patén pikeun téknologi ieu sareng ayeuna nuju ngantosan éta. Panalungtikan ieu dibiayaan ku Yayasan Will W. Lester. Salian ti éta, Bayer CropScience ngadukung panalungtikan salajengna ngeunaan topik ieu.
"Pupuk nitrogén téh mahal pisan," saur Blumwald. "Naon waé anu tiasa ngaleungitkeun biaya éta penting. Di hiji sisi, éta masalah artos, tapi nitrogén ogé gaduh pangaruh anu ngabahayakeun kana lingkungan."
Kaseueuran pupuk anu diterapkeun leungit, nyerep kana taneuh sareng cai taneuh. Panemuan Blumwald tiasa ngabantosan ngajaga lingkungan ku cara ngirangan polusi nitrogén. "Ieu tiasa nyayogikeun prakték pertanian alternatif anu lestari anu bakal ngirangan panggunaan pupuk nitrogén anu kaleuleuwihi," saurna.