Kaliforniya Universitetinin Devis şəhərindəki Dr. Eduardo Blumvald (sağda) və fəlsəfə doktoru Axileş Yadav və komandalarının digər üzvləri torpaq bakteriyalarının bitkilərin istifadə edə biləcəyi daha çox azot istehsal etməsinə təşviq etmək üçün düyünü modifikasiya etdilər. [Trina Kleist/UC Davis]
Tədqiqatçılar CRISPR-dən istifadə edərək torpaq bakteriyalarının böyüməsi üçün lazım olan azotu sabitləşdirməsini təşviq edərək düyü mühəndisliyi etdilər. Bu tapıntılar məhsul yetişdirmək üçün lazım olan azot gübrəsinin miqdarını azalda bilər, Amerika fermerlərinə hər il milyardlarla dollar qənaət etməyə və azot çirklənməsini azaltmaqla ətraf mühitə fayda gətirə bilər.
Tədqiqata rəhbərlik edən Kaliforniya Universitetinin Devisdəki bitki elmləri üzrə tanınmış professoru Dr. Eduardo Blumvald bildirib ki, "Bitkilər inanılmaz kimyəvi fabriklərdir". Onun komandası düyüdə apigeninin parçalanmasını artırmaq üçün CRISPR-dən istifadə edib. Onlar apigenin və digər birləşmələrin bakterial azot fiksasiyasına səbəb olduğunu aşkar ediblər.
Onların işi Plant Biotechnology jurnalında dərc edilib (“Düyü flavonoid biosintezinin genetik modifikasiyası torpaq azot fiksasiya edən bakteriyalar tərəfindən biofilm əmələ gəlməsini və bioloji azot fiksasiyasını artırır”).
Azot bitkilərin böyüməsi üçün vacibdir, lakin bitkilər havadakı azotu birbaşa istifadə edə biləcəkləri formaya çevirə bilmirlər. Bunun əvəzinə, bitkilər torpaqdakı bakteriyalar tərəfindən istehsal olunan ammonyak kimi qeyri-üzvi azotu udmaqdan asılıdırlar. Kənd təsərrüfatı istehsalı bitki məhsuldarlığını artırmaq üçün azot tərkibli gübrələrin istifadəsinə əsaslanır.
“Əgər bitkilər torpaq bakteriyalarının atmosfer azotunu düzəltməsinə imkan verən kimyəvi maddələr istehsal edə bilirlərsə, biz bitkiləri bu kimyəvi maddələrin daha çoxunu istehsal etmək üçün mühəndislik edə bilərik”, - deyə o bildirib. “Bu kimyəvi maddələr torpaq bakteriyalarını azotu düzəltməyə təşviq edir və bitkilər əmələ gələn ammoniumdan istifadə edir və bununla da kimyəvi gübrələrə ehtiyacı azaldır.”
Broomwaldın komandası düyü bitkilərində bakteriyaların azot fiksasiya fəaliyyətini artıran birləşmələri - apigenin və digər flavonoidləri - müəyyən etmək üçün kimyəvi analiz və genomikadan istifadə etdi.
Daha sonra onlar kimyəvi maddələrin istehsal yollarını müəyyən etdilər və biofilmin əmələ gəlməsini stimullaşdıran birləşmələrin istehsalını artırmaq üçün CRISPR gen redaktə texnologiyasından istifadə etdilər. Bu biofilmlərdə azot transformasiyasını gücləndirən bakteriyalar var. Nəticədə, bakteriyaların azot fiksasiya aktivliyi artır və bitki üçün mövcud olan ammonium miqdarı artır.
Tədqiqatçılar məqalədə yazırdılar ki, “Təkmilləşdirilmiş düyü bitkiləri torpaq azotu ilə məhdud şəraitdə yetişdirildikdə taxıl məhsuldarlığının artması müşahidə olunub. Nəticələrimiz taxıllarda bioloji azot fiksasiyasını stimullaşdırmaq və qeyri-üzvi azot tərkibini azaltmaq üçün flavonoid biosintez yolunun manipulyasiyasını dəstəkləyir. Gübrə istifadəsi. Real strategiyalar.”
Digər bitkilər də bu marşrutdan istifadə edə bilərlər. Kaliforniya Universiteti texnologiyaya patent üçün müraciət edib və hazırda onu gözləyir. Tədqiqat Will W. Lester Fondu tərəfindən maliyyələşdirilib. Bundan əlavə, Bayer CropScience bu mövzuda əlavə tədqiqatları dəstəkləyir.
Blumvald dedi: “Azot gübrələri çox, çox bahadır. Bu xərcləri aradan qaldıra biləcək hər şey vacibdir. Bir tərəfdən, bu, pul məsələsidir, amma azotun ətraf mühitə də zərərli təsirləri var.”
Tətbiq olunan gübrələrin əksəriyyəti itirilir, torpağa və yeraltı sulara hopur. Blumvaldın kəşfi azot çirklənməsini azaltmaqla ətraf mühitin qorunmasına kömək edə bilər. O, "Bu, artıq azot gübrəsinin istifadəsini azaldacaq davamlı alternativ əkinçilik təcrübəsi təmin edə bilər" dedi.