Доктор Эдуардо Блумвальд (оң жақта) және Дэвистегі Калифорния университетіндегі Ph.D Ахилеш Ядав және олардың тобының басқа мүшелері топырақ бактерияларының өсімдіктер пайдалана алатын азотты көбірек өндіруіне ынталандыру үшін күрішті өзгертті. [Trina Kleist/UC Davis]
Зерттеушілер топырақ бактерияларының өсуіне қажетті азотты бекітуге ынталандыру үшін күріш жасау үшін CRISPR қолданды. Нәтижелер егін өсіруге қажетті азот тыңайтқышының мөлшерін азайтып, американдық фермерлерді жыл сайын миллиардтаған долларды үнемдеуге және азотпен ластануды азайту арқылы қоршаған ортаға пайда әкелуі мүмкін.
«Өсімдіктер - бұл керемет химиялық зауыттар», - деді зерттеуді басқарған Дэвис, Калифорния университетінің өсімдік ғылымдарының құрметті профессоры доктор Эдуардо Блумвальд. Оның командасы күріштегі апигениннің ыдырауын жақсарту үшін CRISPR қолданды. Олар апигенин және басқа қосылыстар бактериялардың азоттың фиксациясын тудыратынын анықтады.
Олардың жұмыстары «Plant Biotechnology» журналында жарияланған («Күріш флавоноидтары биосинтезінің генетикалық модификациясы биопленканың түзілуін және топырақ азотын бекітетін бактериялар арқылы биологиялық азотты бекітуді күшейтеді»).
Азот өсімдіктердің өсуі үшін өте маңызды, бірақ өсімдіктер ауадағы азотты өздері қолдана алатын пішінге тікелей айналдыра алмайды. Оның орнына өсімдіктер топырақтағы бактериялар шығаратын аммиак сияқты бейорганикалық азотты сіңіруге сүйенеді. Ауыл шаруашылығы өндірісі өсімдік өнімділігін арттыру үшін құрамында азот бар тыңайтқыштарды қолдануға негізделген.
«Егер өсімдіктер топырақ бактериялары атмосфералық азотты бекітуге мүмкіндік беретін химиялық заттарды шығара алса, біз өсімдіктерді осы химиялық заттардың көбірек өндіруі үшін инженериялай аламыз», - деді ол. «Бұл химиялық заттар топырақ бактерияларын азотты бекітуге ынталандырады және өсімдіктер алынған аммонийді пайдаланады, осылайша химиялық тыңайтқыштардың қажеттілігін азайтады».
Брумвальдтың командасы күріш өсімдіктеріндегі бактериялардың азотты бекіту белсенділігін арттыратын қосылыстарды – апигенин және басқа флавоноидтарды анықтау үшін химиялық талдау мен геномиканы пайдаланды.
Содан кейін олар химиялық заттарды өндіру жолдарын анықтады және биопленка түзілуін ынталандыратын қосылыстардың өндірісін арттыру үшін CRISPR гендік өңдеу технологиясын қолданды. Бұл биофильмдерде азоттың өзгеруін күшейтетін бактериялар бар. Осының нәтижесінде бактериялардың азотты бекіту белсенділігі артып, өсімдікке жететін аммоний мөлшері артады.
«Жақсартылған күріш өсімдіктері топырақ азотымен шектелген жағдайда өсірілгенде астық өнімділігінің жоғарылағанын көрсетті», - деп жазды зерттеушілер қағазда. «Біздің нәтижелер дәндерде азоттың биологиялық фиксингінің индукциялануын және бейорганикалық азот құрамын азайтудың тәсілі ретінде флавоноидтар биосинтезінің жолын манипуляциялауды қолдайды. Тыңайтқыштарды қолдану. Нақты стратегиялар».
Бұл жолды басқа өсімдіктер де пайдалана алады. Калифорния университеті технологияға патент алуға өтінім берді және қазір оны күтуде. Зерттеуді Уилл В. Лестер қоры қаржыландырды. Сонымен қатар, Bayer CropScience осы тақырып бойынша қосымша зерттеулерді қолдайды.
«Азот тыңайтқыштары өте қымбат», - деді Блумвальд. «Бұл шығындарды жоя алатын кез келген нәрсе маңызды. Бір жағынан бұл ақша мәселесі, бірақ азоттың да қоршаған ортаға зиянды әсері бар».
Енгізілген тыңайтқыштардың көпшілігі топыраққа және жер асты суларына сіңіп, жоғалады. Блумвальдтың жаңалығы азотпен ластануды азайту арқылы қоршаған ортаны қорғауға көмектесуі мүмкін. «Бұл артық азот тыңайтқышын пайдалануды азайтатын тұрақты балама егіншілік тәжірибесін қамтамасыз ете алады», - деді ол.