Binago nina Dr. Eduardo Blumwald (kanan) at Akhilesh Yadav, Ph.D., at iba pang miyembro ng kanilang pangkat sa University of California, Davis, ang palay upang hikayatin ang bakterya sa lupa na gumawa ng mas maraming nitroheno na magagamit ng mga halaman. [Trina Kleist/UC Davis]
Ginamit ng mga mananaliksik ang CRISPR upang i-engineer ang palay upang hikayatin ang bakterya sa lupa na ayusin ang nitroheno na kailangan para sa kanilang paglaki. Ang mga natuklasan ay maaaring makabawas sa dami ng pataba na nitroheno na kailangan upang magtanim ng mga pananim, na makakapagtipid sa mga magsasakang Amerikano ng bilyun-bilyong dolyar bawat taon at makikinabang sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagbabawas ng polusyon sa nitroheno.
“Ang mga halaman ay mga hindi kapani-paniwalang pabrika ng kemikal,” sabi ni Dr. Eduardo Blumwald, kilalang propesor ng agham ng halaman sa University of California, Davis, na nanguna sa pag-aaral. Ginamit ng kanyang pangkat ang CRISPR upang mapahusay ang pagkasira ng apigenin sa bigas. Natuklasan nila na ang apigenin at iba pang mga compound ay nagdudulot ng bacterial nitrogen fixation.
Ang kanilang trabaho ay inilathala sa journal na Plant Biotechnology (“Genetic modification of rice flavonoid biosynthesis enhances biofilm formation and biological nitrogen fixation by soil nitrogen-fixing bacteria”).
Mahalaga ang nitroheno para sa paglaki ng halaman, ngunit hindi direktang kayang i-convert ng mga halaman ang nitroheno mula sa hangin sa isang anyong magagamit nila. Sa halip, umaasa ang mga halaman sa pagsipsip ng inorganic nitrogen, tulad ng ammonia, na ginawa ng bacteria sa lupa. Ang produksiyong pang-agrikultura ay batay sa paggamit ng mga pataba na naglalaman ng nitroheno upang mapataas ang produktibidad ng halaman.
“Kung ang mga halaman ay makakagawa ng mga kemikal na nagpapahintulot sa bakterya sa lupa na mag-ayos ng nitroheno sa atmospera, maaari nating idisenyo ang mga halaman upang makagawa ng mas marami pang mga kemikal na ito,” aniya. “Hinihikayat ng mga kemikal na ito ang bakterya sa lupa na mag-ayos ng nitroheno at ginagamit ng mga halaman ang nagresultang ammonium, sa gayon ay binabawasan ang pangangailangan para sa mga kemikal na pataba.”
Gumamit ang pangkat ni Broomwald ng pagsusuring kemikal at genomics upang matukoy ang mga compound sa mga halamang palay – apigenin at iba pang flavonoid – na nagpapahusay sa aktibidad ng bakterya sa pag-aayos ng nitrogen.
Pagkatapos ay tinukoy nila ang mga landas para sa paggawa ng mga kemikal at ginamit ang teknolohiyang CRISPR gene-editing upang mapataas ang produksyon ng mga compound na nagpapasigla sa pagbuo ng biofilm. Ang mga biofilm na ito ay naglalaman ng bacteria na nagpapahusay sa nitrogen transformation. Bilang resulta, tumataas ang nitrogen-fixing activity ng bacteria at tumataas ang dami ng ammonium na magagamit ng halaman.
“Ang pinabuting mga halamang palay ay nagpakita ng mas mataas na ani ng butil kapag itinanim sa ilalim ng mga kondisyon na limitado ang nitroheno sa lupa,” isinulat ng mga mananaliksik sa papel. “Sinusuportahan ng aming mga resulta ang manipulasyon ng flavonoid biosynthesis pathway bilang isang paraan upang ma-induce ang biological nitrogen fixation sa mga butil at mabawasan ang inorganic nitrogen content. Paggamit ng pataba. Mga Tunay na Istratehiya.”
Maaari ring gamitin ng ibang mga halaman ang rutang ito. Nag-aplay na ang University of California para sa isang patent sa teknolohiya at kasalukuyang hinihintay ito. Ang pananaliksik ay pinondohan ng Will W. Lester Foundation. Bukod pa rito, sinusuportahan ng Bayer CropScience ang karagdagang pananaliksik sa paksang ito.
“Napakamahal ng mga pataba na may nitroheno,” sabi ni Blumwald. “Mahalaga ang anumang bagay na makakabawas sa mga gastos na iyon. Sa isang banda, usapin ito ng pera, ngunit ang nitroheno ay mayroon ding mga mapaminsalang epekto sa kapaligiran.”
Karamihan sa mga pataba na inilapat ay nawawala, tumatagos sa lupa at tubig sa lupa. Ang natuklasan ni Blumwald ay maaaring makatulong na protektahan ang kapaligiran sa pamamagitan ng pagbabawas ng polusyon sa nitroheno. "Maaari itong magbigay ng isang napapanatiling alternatibong kasanayan sa pagsasaka na magbabawas sa paggamit ng labis na pataba ng nitroheno," aniya.