डा. एडुआर्डो ब्लुमवाल्ड (दायाँ) र अखिलेश यादव, पीएच.डी., र क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेभिसमा उनीहरूको टोलीका अन्य सदस्यहरूले माटोको ब्याक्टेरियालाई बिरुवाहरूले प्रयोग गर्न सक्ने थप नाइट्रोजन उत्पादन गर्न प्रोत्साहित गर्न धान परिमार्जन गरे। [Trina Kleist/UC Davis]
अन्वेषकहरूले माटोको ब्याक्टेरियाहरूलाई उनीहरूको विकासको लागि आवश्यक नाइट्रोजन ठीक गर्न प्रोत्साहित गर्न चामलको इन्जिनियर गर्न CRISPR प्रयोग गरे। निष्कर्षहरूले बाली उब्जाउन आवश्यक नाइट्रोजन मलको मात्रा घटाउन सक्छ, अमेरिकी किसानहरूलाई प्रत्येक वर्ष अरबौं डलर बचत गर्न र नाइट्रोजन प्रदूषण घटाएर वातावरणलाई फाइदा पुर्‍याउन सक्छ।
"बिरुवाहरू अविश्वसनीय रासायनिक कारखानाहरू हुन्," डा. एडुआर्डो ब्लुमवाल्ड, क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेभिसका वनस्पति विज्ञानका प्रतिष्ठित प्रोफेसर, जसले यस अध्ययनको नेतृत्व गरे। उनको टोलीले चामलमा एपिजेनिनको ब्रेकडाउन बढाउन CRISPR प्रयोग गर्यो। तिनीहरूले पत्ता लगाए कि एपिजेनिन र अन्य यौगिकहरूले ब्याक्टेरियल नाइट्रोजन फिक्सेसनको कारण बनाउँछन्।
तिनीहरूको काम जर्नल प्लान्ट बायोटेक्नोलोजीमा प्रकाशित भएको थियो ("चामल फ्लेभोनोइड बायोसिन्थेसिसको आनुवंशिक परिमार्जनले माटोको नाइट्रोजन-फिक्सिंग ब्याक्टेरियाद्वारा बायोफिल्म गठन र जैविक नाइट्रोजन फिक्सेसन बढाउँछ")।
नाइट्रोजन बिरुवाको वृद्धिको लागि आवश्यक छ, तर बिरुवाहरूले सीधै हावाबाट नाइट्रोजनलाई प्रयोग गर्न सक्ने फारममा रूपान्तरण गर्न सक्दैनन्। यसको सट्टा, बिरुवाहरू माटोमा ब्याक्टेरियाद्वारा उत्पादित अमोनिया जस्ता अजैविक नाइट्रोजनलाई अवशोषित गर्नमा भर पर्छन्। बिरुवाको उत्पादकत्व बढाउन नाइट्रोजन युक्त मलको प्रयोगमा आधारित कृषि उत्पादन हो।
"यदि बिरुवाहरूले माटोको ब्याक्टेरियालाई वायुमण्डलीय नाइट्रोजन ठीक गर्न अनुमति दिने रसायनहरू उत्पादन गर्न सक्छन् भने, हामी यी रसायनहरू थप उत्पादन गर्न बिरुवाहरूलाई इन्जिनियर गर्न सक्छौं," उनले भने। "यी रसायनहरूले माटोको ब्याक्टेरियालाई नाइट्रोजन ठीक गर्न प्रोत्साहन दिन्छ र बिरुवाहरूले परिणामस्वरूप अमोनियम प्रयोग गर्छन्, जसले गर्दा रासायनिक मलको आवश्यकता कम हुन्छ।"
ब्रुमवाल्डको टोलीले धानको बोटमा भएका यौगिकहरू - एपिजेनिन र अन्य फ्लेभोनोइडहरू - ब्याक्टेरियाको नाइट्रोजन-फिक्सिङ गतिविधिलाई बढावा दिन रासायनिक विश्लेषण र जीनोमिक्स प्रयोग गर्यो।
त्यसपछि तिनीहरूले रसायनहरू उत्पादन गर्न मार्गहरू पहिचान गरे र बायोफिल्म गठनलाई उत्तेजित गर्ने यौगिकहरूको उत्पादन बढाउन CRISPR जीन-सम्पादन प्रविधि प्रयोग गरे। यी बायोफिल्महरूमा ब्याक्टेरिया हुन्छ जसले नाइट्रोजन रूपान्तरणलाई बढाउँछ। फलस्वरूप, ब्याक्टेरियाको नाइट्रोजन-फिक्सिंग गतिविधि बढ्छ र बोटमा उपलब्ध अमोनियमको मात्रा बढ्छ।
"सुधारिएको धानका बिरुवाहरूले माटोमा नाइट्रोजन-सीमित अवस्थाहरूमा उब्जाउ गर्दा अन्नको उत्पादन बढेको देखाएको छ," शोधकर्ताहरूले कागजमा लेखे। "हाम्रा परिणामहरूले अनाजमा जैविक नाइट्रोजन फिक्सेसन र अकार्बनिक नाइट्रोजन सामग्री कम गर्ने तरिकाको रूपमा फ्लेभोनोइड बायोसिन्थेसिस मार्गको हेरफेरलाई समर्थन गर्दछ। उर्वरक प्रयोग। वास्तविक रणनीतिहरू।"
अन्य बिरुवाहरूले पनि यो मार्ग प्रयोग गर्न सक्छन्। क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालयले टेक्नोलोजीमा प्याटेन्टको लागि आवेदन दिएको छ र हाल यसको पर्खाइमा छ। अनुसन्धान विल डब्लु लेस्टर फाउन्डेसन द्वारा वित्त पोषित थियो। थप रूपमा, Bayer CropScience ले यस विषयमा थप अनुसन्धानलाई समर्थन गर्दछ।
"नाइट्रोजन मलहरू धेरै, धेरै महँगो छन्," ब्लमवाल्डले भने। "ती लागतहरू हटाउन सक्ने कुनै पनि कुरा महत्त्वपूर्ण छ। एकातिर, यो पैसाको प्रश्न हो, तर नाइट्रोजनले वातावरणमा पनि हानिकारक प्रभाव पार्छ। ”
लागू गरिएका धेरैजसो मलहरू माटो र भूमिगत पानीमा मिसिएर हराउँछन्। ब्लुमवाल्डको खोजले नाइट्रोजन प्रदूषण घटाएर वातावरणको रक्षा गर्न मद्दत गर्न सक्छ। "यसले दिगो वैकल्पिक खेती अभ्यास प्रदान गर्न सक्छ जसले अतिरिक्त नाइट्रोजन मलको प्रयोगलाई कम गर्नेछ," उनले भने।