Дэвис дэх Калифорнийн Их Сургуулийн доктор Эдуардо Блумвальд (баруун талд), доктор Ахилеш Ядав болон тэдний багийн бусад гишүүд хөрсний бактерийг ургамал ашиглаж болох илүү их азот үйлдвэрлэхэд түлхэц өгөхийн тулд будааг өөрчилсөн. [Трина Клейст/UC Дэвис]
Судлаачид CRISPR-ийг ашиглан хөрсний бактерийг будааны ургалтад шаардлагатай азотыг засахад урамшуулсан. Энэхүү олдворууд нь ургац тариалахад шаардлагатай азотын бордооны хэмжээг бууруулж, Америкийн фермерүүдэд жил бүр тэрбум тэрбум доллар хэмнэхээс гадна азотын бохирдлыг бууруулснаар байгаль орчинд ашиг тустай юм.
"Ургамал бол гайхалтай химийн үйлдвэрүүд" гэж судалгааг удирдсан Дэвис дэх Калифорнийн Их Сургуулийн ургамлын шинжлэх ухааны нэр хүндтэй профессор доктор Эдуардо Блумвальд хэлэв. Түүний баг будаа дахь апигенины задралыг сайжруулахын тулд CRISPR-ийг ашигласан. Тэд апигенин болон бусад нэгдлүүд бактерийн азотын бэхэлгээг үүсгэдэг болохыг тогтоожээ.
Тэдний бүтээлийг Plant Biotechnology сэтгүүлд нийтэлсэн (“Будааны флавоноидын биосинтезийн генетикийн өөрчлөлт нь хөрсний азот тогтоогч бактериар биофильм үүсэх болон биологийн азотын бэхжилтийг сайжруулдаг”).
Азот нь ургамлын өсөлтөд зайлшгүй шаардлагатай боловч ургамал агаараас азотыг шууд ашиглаж болох хэлбэрт хувиргаж чадахгүй. Үүний оронд ургамал хөрсөнд байгаа бактерийн үүсгэдэг аммиак зэрэг органик бус азотыг шингээхэд тулгуурладаг. Хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэл нь ургамлын бүтээмжийг нэмэгдүүлэхийн тулд азот агуулсан бордоо ашиглахад суурилдаг.
"Хэрэв ургамал хөрсний бактериудад агаар мандлын азотыг тогтоох боломжийг олгодог химийн бодис үйлдвэрлэж чадвал бид ургамлыг эдгээр химийн бодисыг илүү их үйлдвэрлэхээр инженерчилж чадна" гэж тэр хэлэв. "Эдгээр химийн бодисууд нь хөрсний бактерийг азотыг тогтооход түлхэц өгч, ургамал үүссэн аммониг ашигладаг тул химийн бордооны хэрэгцээг бууруулдаг."
Брумвальдын баг химийн шинжилгээ болон геномикийг ашиглан будааны ургамал дахь бактерийн азот тогтоох үйл ажиллагааг нэмэгдүүлдэг апигенин болон бусад флавоноидуудыг тодорхойлсон.
Дараа нь тэд химийн бодис үйлдвэрлэх замыг тодорхойлж, био хальс үүсэхийг өдөөдөг нэгдлүүдийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд CRISPR ген засварлах технологийг ашигласан. Эдгээр био хальс нь азотын хувиргалтыг сайжруулдаг бактери агуулдаг. Үүний үр дүнд бактерийн азот тогтоох идэвх нэмэгдэж, ургамалд агуулагдах аммонийн хэмжээ нэмэгддэг.
"Сайжруулсан будааны ургамал нь хөрсний азотоор хязгаарлагдмал нөхцөлд ургахад үр тарианы ургац нэмэгдсэн" гэж судлаачид өгүүлэлдээ бичжээ. "Бидний үр дүн нь үр тарианд биологийн азотын бэхэлгээг өдөөж, органик бус азотын агууламжийг бууруулах арга зам болгон флавоноидын биосинтезийн замыг өөрчлөхийг дэмжиж байна. Бордооны хэрэглээ. Бодит стратегиуд."
Бусад ургамал ч гэсэн энэ замыг ашиглаж болно. Калифорнийн Их Сургууль уг технологийн патент авах хүсэлт гаргасан бөгөөд одоогоор хүлээж байна. Судалгааг Уилл В. Лестерийн сангаас санхүүжүүлсэн. Үүнээс гадна, Байер КропСайжнс энэ сэдвээр цаашид хийх судалгааг дэмжиж байна.
"Азотын бордоо маш, маш үнэтэй" гэж Блумвальд хэлэв. "Эдгээр зардлыг арилгах боломжтой бүх зүйл чухал юм. Нэг талаас, энэ нь мөнгөний асуудал боловч азот нь байгаль орчинд хортой нөлөө үзүүлдэг."
Хэрэглэсэн бордооны ихэнх нь алдагдаж, хөрс болон гүний усанд нэвчдэг. Блумвальдын нээлт нь азотын бохирдлыг бууруулснаар хүрээлэн буй орчныг хамгаалахад тусалж магадгүй юм. "Энэ нь илүүдэл азотын бордооны хэрэглээг бууруулах тогтвортой өөр газар тариалангийн практикийг бий болгож чадна" гэж тэр хэлэв.