डा. एडुआर्डो ब्लमवाल्ड (दायाँ) र अखिलेश यादव, पीएच.डी., र क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेभिसका उनीहरूको टोलीका अन्य सदस्यहरूले माटोको ब्याक्टेरियालाई बिरुवाहरूले प्रयोग गर्न सक्ने बढी नाइट्रोजन उत्पादन गर्न प्रोत्साहित गर्न धानलाई परिमार्जन गरे। [ट्रिना क्लेइस्ट/युसी डेभिस]
अनुसन्धानकर्ताहरूले CRISPR प्रयोग गरेर धानलाई इन्जिनियरिङ गरे ताकि माटोको ब्याक्टेरियाले आफ्नो वृद्धिको लागि आवश्यक नाइट्रोजन मिलाउन सकून्। यी निष्कर्षहरूले बाली उब्जाउन आवश्यक पर्ने नाइट्रोजन मलको मात्रा घटाउन सक्छ, जसले गर्दा अमेरिकी किसानहरूलाई प्रत्येक वर्ष अर्बौं डलर बचत हुन्छ र नाइट्रोजन प्रदूषण घटाएर वातावरणलाई फाइदा हुन्छ।
"बिरुवाहरू अविश्वसनीय रासायनिक कारखानाहरू हुन्," क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेभिसका बिरुवा विज्ञानका प्रतिष्ठित प्राध्यापक डा. एडुआर्डो ब्लमवाल्डले भने, जसले अध्ययनको नेतृत्व गरेका थिए। उनको टोलीले चामलमा एपिजेनिनको ब्रेकडाउन बढाउन CRISPR प्रयोग गर्‍यो। उनीहरूले पत्ता लगाए कि एपिजेनिन र अन्य यौगिकहरूले ब्याक्टेरिया नाइट्रोजन स्थिरीकरण निम्त्याउँछन्।
उनीहरूको काम प्लान्ट बायोटेक्नोलोजी जर्नलमा प्रकाशित भएको थियो ("धानको फ्लेभोनोइड बायोसिन्थेसिसको आनुवंशिक परिमार्जनले माटोको नाइट्रोजन-फिक्सिंग ब्याक्टेरियाद्वारा बायोफिल्म गठन र जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरणलाई बढाउँछ")।
नाइट्रोजन बिरुवाको वृद्धिको लागि आवश्यक छ, तर बिरुवाहरूले हावाबाट प्राप्त नाइट्रोजनलाई सिधै प्रयोग गर्न सक्ने रूपमा रूपान्तरण गर्न सक्दैनन्। यसको सट्टा, बिरुवाहरू माटोमा ब्याक्टेरियाद्वारा उत्पादित अमोनिया जस्ता अजैविक नाइट्रोजन अवशोषित गर्नमा भर पर्छन्। कृषि उत्पादन बिरुवाको उत्पादकता बढाउन नाइट्रोजन युक्त मलको प्रयोगमा आधारित छ।
"यदि बिरुवाहरूले माटोको ब्याक्टेरियालाई वायुमण्डलीय नाइट्रोजन स्थिर गर्न अनुमति दिने रसायनहरू उत्पादन गर्न सक्छन् भने, हामी यी रसायनहरू बढी उत्पादन गर्न बिरुवाहरूलाई इन्जिनियर गर्न सक्छौं," उनले भने। "यी रसायनहरूले माटोको ब्याक्टेरियालाई नाइट्रोजन स्थिर गर्न प्रोत्साहित गर्छन् र बिरुवाहरूले परिणामस्वरूप अमोनियम प्रयोग गर्छन्, जसले गर्दा रासायनिक मलको आवश्यकता कम हुन्छ।"
ब्रूमवाल्डको टोलीले धानका बोटहरूमा ब्याक्टेरियाको नाइट्रोजन-फिक्सिङ गतिविधि बढाउने यौगिकहरू - एपिजेनिन र अन्य फ्लेभोनोइडहरू - पहिचान गर्न रासायनिक विश्लेषण र जीनोमिक्स प्रयोग गर्‍यो।
त्यसपछि तिनीहरूले रसायनहरू उत्पादन गर्ने मार्गहरू पहिचान गरे र बायोफिल्म गठनलाई उत्तेजित गर्ने यौगिकहरूको उत्पादन बढाउन CRISPR जीन-सम्पादन प्रविधि प्रयोग गरे। यी बायोफिल्महरूमा नाइट्रोजन रूपान्तरण बढाउने ब्याक्टेरिया हुन्छन्। फलस्वरूप, ब्याक्टेरियाको नाइट्रोजन-फिक्सिंग गतिविधि बढ्छ र बिरुवालाई उपलब्ध अमोनियमको मात्रा बढ्छ।
"माटोको नाइट्रोजन-सीमित अवस्थामा उब्जाउँदा सुधारिएको धानको बोटले अन्न उत्पादनमा वृद्धि देखाएको छ," अनुसन्धानकर्ताहरूले पेपरमा लेखे। "हाम्रा नतिजाहरूले अन्नमा जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरणलाई प्रेरित गर्ने र अजैविक नाइट्रोजन सामग्री घटाउने तरिकाको रूपमा फ्लेभोनोइड जैव संश्लेषण मार्गको हेरफेरलाई समर्थन गर्दछ। मलको प्रयोग। वास्तविक रणनीतिहरू।"
अन्य बिरुवाहरूले पनि यो मार्ग प्रयोग गर्न सक्छन्। क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालयले यस प्रविधिमा पेटेन्टको लागि आवेदन दिएको छ र हाल यसको प्रतीक्षामा छ। यो अनुसन्धान विल डब्ल्यू लेस्टर फाउन्डेसनद्वारा वित्त पोषित गरिएको थियो। यसको अतिरिक्त, बायर क्रपसाइन्सले यस विषयमा थप अनुसन्धानलाई समर्थन गर्दछ।
"नाइट्रोजन मलहरू धेरै, धेरै महँगो हुन्छन्," ब्लमवाल्डले भने। "ती लागतहरू हटाउन सक्ने कुनै पनि कुरा महत्त्वपूर्ण छ। एकातिर, यो पैसाको प्रश्न हो, तर नाइट्रोजनले वातावरणमा हानिकारक प्रभाव पनि पार्छ।"
प्रयोग गरिएका अधिकांश मलहरू माटो र भूमिगत पानीमा चुहिने गर्छन्। ब्लमवाल्डको खोजले नाइट्रोजन प्रदूषण कम गरेर वातावरण संरक्षण गर्न मद्दत गर्न सक्छ। "यसले दिगो वैकल्पिक खेती अभ्यास प्रदान गर्न सक्छ जसले अतिरिक्त नाइट्रोजन मलको प्रयोग कम गर्नेछ," उनले भने।