Доктор Эдуардо Блумвальд (аз рост) ва Ахилеш Ядав, доктори илм ва дигар аъзоёни дастаи онҳо дар Донишгоҳи Калифорния, Дэвис, биринҷро тағир доданд, то бактерияҳои хокро ба тавлиди нитрогени бештаре, ки растаниҳо метавонанд истифода баранд, ташвиқ кунанд. [Трина Клейст/UC Davis]
Муҳаққиқон CRISPR-ро барои муҳандисии биринҷ истифода бурданд, то бактерияҳои хокро барои ислоҳ кардани нитрогени зарурӣ барои афзоиши онҳо ҳавасманд кунанд. Бозёфтҳо метавонанд миқдори нуриҳои нитрогенро барои парвариши зироатҳо кам кунанд, деҳқонони амрикоиро ҳар сол миллиардҳо доллар сарфа кунанд ва аз ҳисоби кам кардани ифлосшавии нитроген ба муҳити зист нафъ расонанд.
Доктор Эдуардо Блюмвальд, профессори барҷастаи илмҳои растанӣ дар Донишгоҳи Калифорния, Дэвис, ки ба тадқиқот роҳбарӣ мекард, гуфт: "Настаниҳо корхонаҳои аҷиби кимиёвӣ мебошанд". Дастаи ӯ CRISPR-ро барои беҳтар кардани тақсимоти апигенин дар биринҷ истифода бурд. Онҳо дарёфтанд, ки апигенин ва дигар пайвастагиҳо боиси фиксияи нитрогени бактериявӣ мешаванд.
Кори онҳо дар маҷаллаи Plant Biotechnology нашр шудааст ("Модификатсияи генетикии биосинтези флавоноидҳои биринҷ ташаккули биофилм ва фиксияи биологии нитрогенро тавассути бактерияҳои нитрогени хок афзоиш медиҳад").
Нитроген барои афзоиши растанӣ муҳим аст, аммо растаниҳо наметавонанд нитрогенро мустақиман аз ҳаво ба шакле, ки онҳо истифода мебаранд, табдил диҳанд. Ба ҷои ин, растаниҳо ба азхудкунии нитрогени ғайриорганикӣ, ба монанди аммиак, ки аз ҷониби бактерияҳо дар хок тавлид мешаванд, такя мекунанд. Истехсолоти хочагии кишлок ба истифодаи нурихои азотдор барои баланд бардоштани хосилнокии растанихо асос ёфтааст.
"Агар растаниҳо метавонад маводи кимиёвие тавлид кунанд, ки ба бактерияҳои хок имкон медиҳанд, ки нитрогени атмосфераро мустаҳкам кунанд, мо метавонем нерӯгоҳҳоро барои тавлиди бештари ин кимиёвӣ муҳандисӣ кунем" гуфт ӯ. "Ин кимиёвӣ бактерияҳои хокро барои мустаҳкам кардани нитроген ташвиқ мекунанд ва растаниҳо аммонийи ҳосилшударо истифода мебаранд ва ба ин васила эҳтиёҷ ба нуриҳои кимиёвиро коҳиш медиҳанд."
Дастаи Брумвалд аз таҳлили кимиёвӣ ва геномикӣ барои муайян кардани пайвастагиҳо дар растаниҳои биринҷ - апигенин ва дигар флавоноидҳо истифода карданд, ки фаъолияти нитрогени бактерияҳоро афзоиш медиҳанд.
Сипас онҳо роҳҳои истеҳсоли маводи кимиёвиро муайян карданд ва технологияи таҳрири генҳои CRISPR-ро барои зиёд кардани истеҳсоли пайвастагиҳое, ки ташаккули биофилмро ҳавасманд мекунанд, истифода бурданд. Ин биофилмҳо дорои бактерияҳое мебошанд, ки табдили нитрогенро беҳтар мекунанд. Дар натича фаъолияти нитроген-фикрии бактерияхо зиёд шуда, микдори аммонийи дар растанй мавчудбуда меафзояд.
Муҳаққиқон дар мақола навиштаанд, ки "ниҳолҳои беҳтаршудаи шолӣ ҳангоми парвариши он дар шароити нитрогени хок баланд шудани ҳосили ғалларо нишон доданд". "Натиҷаҳои мо манипуляцияи роҳи биосинтези флавоноидҳоро ҳамчун роҳи ба вуҷуд овардани фиксияи биологии нитроген дар донаҳо ва кам кардани миқдори нитрогени ғайриорганикӣ дастгирӣ мекунанд. Истифодаи нуриҳо. Стратегияҳои воқеӣ."
Дигар растаниҳо низ метавонанд аз ин роҳ истифода баранд. Донишгоҳи Калифорния барои гирифтани патент муроҷиат кард ва ҳоло онро интизор аст. Тадқиқот аз ҷониби Фонди Вил В. Лестер маблағгузорӣ шудааст. Илова бар ин, Bayer CropScience таҳқиқоти минбаъдаро дар ин мавзӯъ дастгирӣ мекунад.
«Нурихои азотй хеле ва хеле киматанд», — гуфт Блумвальд. “Ҳар чизе, ки метавонад ин хароҷотро бартараф кунад, муҳим аст. Аз як тараф, гап сари пул аст, аммо нитроген низ ба муҳити зист таъсири зараровар дорад”.
Кисми зиёди нурихои пошидашуда талаф шуда, ба замин ва обхои зеризаминй мерезанд. Кашфиёти Блумвальд метавонад ба ҳифзи муҳити зист тавассути коҳиш додани ифлосшавии нитроген мусоидат кунад. "Ин метавонад як амалияи устувори алтернативии кишоварзиро таъмин кунад, ки истифодаи нуриҳои аз ҳад зиёди нитрогенро коҳиш диҳад" гуфт ӯ.