Sina Dr. Eduardo Blumwald (kanan) at Akhilesh Yadav, Ph.D., at iba pang mga miyembro ng kanilang koponan sa University of California, Davis, ay binago ang bigas upang hikayatin ang bakterya sa lupa na gumawa ng mas maraming nitrogen na magagamit ng mga halaman. [Trina Kleist/UC Davis]
Ginamit ng mga mananaliksik ang CRISPR sa pag-engineer ng bigas upang hikayatin ang bakterya sa lupa na ayusin ang nitrogen na kailangan para sa kanilang paglaki. Ang mga natuklasan ay maaaring mabawasan ang dami ng nitrogen fertilizer na kailangan upang magtanim ng mga pananim, makatipid ng mga Amerikanong magsasaka ng bilyun-bilyong dolyar bawat taon at makinabang sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagbabawas ng nitrogen polusyon.
"Ang mga halaman ay hindi kapani-paniwalang mga pabrika ng kemikal," sabi ni Dr. Eduardo Blumwald, kilalang propesor ng mga agham ng halaman sa Unibersidad ng California, Davis, na nanguna sa pag-aaral. Ginamit ng kanyang koponan ang CRISPR upang mapahusay ang pagkasira ng apigenin sa bigas. Natagpuan nila na ang apigenin at iba pang mga compound ay nagdudulot ng bacterial nitrogen fixation.
Ang kanilang trabaho ay nai-publish sa journal Plant Biotechnology ("Genetic modification of rice flavonoid biosynthesis ay nagpapahusay ng biofilm formation at biological nitrogen fixation ng soil nitrogen-fixing bacteria").
Ang nitrogen ay mahalaga para sa paglago ng halaman, ngunit hindi maaaring direktang i-convert ng mga halaman ang nitrogen mula sa hangin sa isang form na magagamit nila. Sa halip, umaasa ang mga halaman sa pagsipsip ng inorganic nitrogen, tulad ng ammonia, na ginawa ng bakterya sa lupa. Ang produksyon ng agrikultura ay batay sa paggamit ng mga pataba na naglalaman ng nitrogen upang mapataas ang produktibidad ng halaman.
"Kung ang mga halaman ay maaaring gumawa ng mga kemikal na nagpapahintulot sa bakterya ng lupa na ayusin ang nitrogen sa atmospera, maaari tayong mag-engineer ng mga halaman upang makagawa ng higit pa sa mga kemikal na ito," sabi niya. "Hinihikayat ng mga kemikal na ito ang bakterya sa lupa na ayusin ang nitrogen at ginagamit ng mga halaman ang nagresultang ammonium, sa gayon ay binabawasan ang pangangailangan para sa mga kemikal na pataba."
Gumamit ang koponan ng Broomwald ng chemical analysis at genomics upang matukoy ang mga compound sa mga halaman ng palay – apigenin at iba pang flavonoids – na nagpapahusay sa aktibidad ng nitrogen-fixing ng bacteria.
Pagkatapos ay natukoy nila ang mga landas para sa paggawa ng mga kemikal at ginamit ang CRISPR gene-editing technology upang madagdagan ang produksyon ng mga compound na nagpapasigla sa pagbuo ng biofilm. Ang mga biofilm na ito ay naglalaman ng bakterya na nagpapahusay sa pagbabagong-anyo ng nitrogen. Bilang resulta, tumataas ang aktibidad ng nitrogen-fixing ng bacteria at tumataas ang dami ng ammonium na magagamit sa halaman.
"Ang pinahusay na mga halaman ng palay ay nagpakita ng mas mataas na ani ng butil kapag lumaki sa ilalim ng mga kondisyon na limitado ang nitrogen sa lupa," isinulat ng mga mananaliksik sa papel. "Sinusuportahan ng aming mga resulta ang pagmamanipula ng flavonoid biosynthesis pathway bilang isang paraan upang himukin ang biological nitrogen fixation sa mga butil at bawasan ang inorganic na nitrogen content. Paggamit ng pataba. Mga Tunay na Istratehiya.”
Maaari ding gamitin ng ibang halaman ang rutang ito. Ang Unibersidad ng California ay nag-aplay para sa isang patent sa teknolohiya at kasalukuyang hinihintay ito. Ang pananaliksik ay pinondohan ng Will W. Lester Foundation. Bilang karagdagan, sinusuportahan ng Bayer CropScience ang karagdagang pananaliksik sa paksang ito.
"Ang mga nitrogen fertilizers ay napaka, napakamahal," sabi ni Blumwald. "Anumang bagay na maaaring alisin ang mga gastos na iyon ay mahalaga. Sa isang banda, ito ay isang tanong ng pera, ngunit ang nitrogen ay mayroon ding mga nakakapinsalang epekto sa kapaligiran."
Karamihan sa mga inilapat na pataba ay nawawala, tumatagos sa lupa at tubig sa lupa. Ang pagtuklas ni Blumwald ay maaaring makatulong na protektahan ang kapaligiran sa pamamagitan ng pagbabawas ng polusyon sa nitrogen. "Maaari itong magbigay ng isang napapanatiling alternatibong kasanayan sa pagsasaka na makakabawas sa paggamit ng labis na nitrogen fertilizer," sabi niya.