Доктор Эдуардо Блумвалд (рост) ва Ахилеш Ядав, доктори илмҳо, ва дигар аъзои дастаи онҳо дар Донишгоҳи Калифорния, Дэвис, биринҷро тағйир доданд, то бактерияҳои хокро барои истеҳсоли нитрогени бештаре, ки растаниҳо метавонанд истифода баранд, ҳавасманд кунанд. [Трина Клейст/UC Дэвис]
Муҳаққиқон CRISPR-ро барои тарҳрезии биринҷ истифода бурданд, то бактерияҳои хокро барои ислоҳи нитрогени зарурӣ барои нашъунамои худ ташвиқ кунанд. Ин бозёфтҳо метавонанд миқдори нуриҳои нитрогенро, ки барои парвариши зироатҳо заруранд, кам кунанд ва ба деҳқонони амрикоӣ ҳар сол миллиардҳо доллар сарфа кунанд ва бо коҳиш додани ифлосшавии нитроген ба муҳити зист фоида оваранд.
Доктор Эдуардо Блумвалд, профессори барҷастаи илмҳои растанӣ дар Донишгоҳи Калифорния, Дэвис, ки ин таҳқиқотро роҳбарӣ мекард, гуфт: «Растаниҳо корхонаҳои аҷиби кимиёвӣ мебошанд». Гурӯҳи ӯ аз CRISPR барои беҳтар кардани таҷзияи апигенин дар биринҷ истифода бурд. Онҳо муайян карданд, ки апигенин ва дигар пайвастагиҳо боиси фиксатсияи нитрогени бактериявӣ мешаванд.
Кори онҳо дар маҷаллаи Plant Biotechnology нашр шудааст ("Тағйири генетикии биосинтези флавоноидҳои биринҷ ташаккули биоплёнка ва фиксатсияи биологии нитрогенро аз ҷониби бактерияҳои нитрогенфиксатсиякунандаи хок афзоиш медиҳад").
Нитроген барои афзоиши растанӣ муҳим аст, аммо растаниҳо наметавонанд нитрогенро аз ҳаво мустақиман ба шакле табдил диҳанд, ки онҳо метавонанд истифода баранд. Ба ҷои ин, растаниҳо ба ҷабби нитрогени ғайриорганикӣ, ба монанди аммиак, ки аз ҷониби бактерияҳо дар хок истеҳсол мешавад, такя мекунанд. Истеҳсоли кишоварзӣ ба истифодаи нуриҳои дорои нитроген барои баланд бардоштани ҳосилнокии растанӣ асос ёфтааст.
«Агар растаниҳо тавонанд кимиёвӣ истеҳсол кунанд, ки ба бактерияҳои хок имкон медиҳанд, ки нитрогени атмосфераро ислоҳ кунанд, мо метавонем растаниҳоро барои истеҳсоли бештари ин кимиёвӣ тарроҳӣ кунем», - гуфт ӯ. «Ин кимиёвӣ бактерияҳои хокро барои ислоҳи нитроген ташвиқ мекунад ва растаниҳо аммонийи ҳосилшударо истифода мебаранд ва бо ин васила ниёз ба нуриҳои кимиёвиро кам мекунанд».
Гурӯҳи Брумвалд бо истифода аз таҳлили кимиёвӣ ва геномика пайвастагиҳоеро дар растаниҳои биринҷ - апигенин ва дигар флавоноидҳо - муайян кард, ки фаъолияти нитрогенфиксатсияи бактерияҳоро афзоиш медиҳанд.
Сипас, онҳо роҳҳои истеҳсоли маводи кимиёвиро муайян карданд ва аз технологияи таҳрири генҳои CRISPR барои афзоиши истеҳсоли пайвастагиҳое, ки ташаккули биоплёнкаро ҳавасманд мекунанд, истифода бурданд. Ин биоплёнкаҳо дорои бактерияҳое мебошанд, ки табдили нитрогенро беҳтар мекунанд. Дар натиҷа, фаъолияти фиксатсияи нитрогени бактерияҳо меафзояд ва миқдори аммоний, ки барои растанӣ дастрас аст, меафзояд.
Муҳаққиқон дар мақола навиштаанд: «Растаниҳои шолии беҳтаршуда ҳангоми парвариш дар шароити маҳдуди нитроген дар хок ҳосили афзояндаи ғалладонаро нишон доданд». «Натиҷаҳои мо манипуляцияи роҳи биосинтези флавоноидро ҳамчун роҳи ба вуҷуд овардани фиксатсияи биологии нитроген дар ғалладонаҳо ва кам кардани миқдори нитрогени ғайриорганикӣ дастгирӣ мекунанд. Истифодаи нуриҳо. Стратегияҳои воқеӣ».
Растаниҳои дигар низ метавонанд аз ин роҳ истифода баранд. Донишгоҳи Калифорния барои гирифтани патент барои ин технология дархост пешниҳод кардааст ва айни замон онро интизор аст. Таҳқиқот аз ҷониби Бунёди Вилл В. Лестер маблағгузорӣ шудааст. Илова бар ин, Bayer CropScience таҳқиқоти минбаъдаро дар ин мавзӯъ дастгирӣ мекунад.
Блумвалд гуфт: «Нуриҳои азотӣ хеле, хеле гарон ҳастанд. Ҳар чизе, ки метавонад ин хароҷотро аз байн барад, муҳим аст. Аз як тараф, ин масъалаи пул аст, аммо нитроген инчунин ба муҳити зист таъсири зараровар мерасонад».
Аксари нуриҳои истифодашуда гум мешаванд ва ба хок ва оби зеризаминӣ ворид мешаванд. Кашфи Блумвалд метавонад ба ҳифзи муҳити зист тавассути коҳиш додани ифлосшавии нитроген мусоидат кунад. "Ин метавонад як амалияи алтернативии устувори кишоварзиро фароҳам оварад, ки истифодаи нуриҳои азотии зиёдатиро кам мекунад", - гуфт ӯ.