Menggunakan alat pengeditan genetik CRISPR, para peneliti mendapatkan tanaman gandum untuk menghasilkan jumlah yang lebih besar dari salah satu senyawa alami mereka sendiri. Penemuan ini dapat mewakili penghematan hingga 10% dalam penggunaan pupuk.
Sebuah tim ilmuwan telah mengembangkan tanaman gandum yang mampu merangsang produksi pupuk mereka sendiri, membuka jalan bagi a Pertanian yang kurang berpolusi Untuk udara dan air di tingkat global dan dengan biaya yang lebih rendah untuk petani.
Teknologi, dikembangkan oleh tim yang dipimpin oleh Eduardo BlumwaldPeneliti di University of California, disajikan dalam a artikel Diterbitkan di majalah Jurnal Bioteknologi Tumbuhan.
Menggunakan alat pengeditan genetik CRISPR, para peneliti mendapatkan tanaman gandum untuk menghasilkan jumlah yang lebih besar dari salah satu Senyawa alami mereka sendiri.
Saat berlebihan ke tanah, senyawa merangsang bakteri tertentu Untuk mengubah nitrogen yang ada menjadi udara menjadi bentuk yang dapat diasmilasi oleh tanaman. Proses ini disebut fiksasi nitrogen.
Di negara -negara berkembang, penemuan ini dapat mewakili a Kontribusi penting untuk keamanan pangan.
“Di Afrika, orang tidak menggunakan pupuk Karena mereka tidak memiliki uang, dan eksplorasi pertanian kecil, tidak melebihi dua hingga tiga hektar, ”jelas Blumwald, dalam a komunikasi dari universitas.
“Bayangkan-Tanam tanaman yang merangsang bakteri tanah untuk secara alami menghasilkan pupuk yang mereka butuhkan. Itu perbedaan besarLai ”, Tambahkan penyelidik.
Di seluruh dunia, Gandum adalah budaya sereal kedua dalam hal pendapatan dan yang paling banyak dikonsumsi pupuk nitrogen Total 18%.
Di tahun 2020, lebih dari 800 juta ton pupukmenurut data dari Organisasi Pangan dan Pertanian PBB (FAO).
Namun, Tanaman hanya menyerap antara 30 dan 50% dari nitrogen pupuk. Sisanya mengering untuk aliran air, menyebabkan zona mati tanpa oksigen, yang mencekik ikan dan spesies perairan lainnya.
Bagian dari kelebihan nitrogen di tanah Itu juga diubah menjadi nitro oksidagas kuat dengan efek rumah kaca.
Solusinya: Lindungi “Fixadora”
Bakteri pengikat nitrogen menghasilkan enzim yang disebut nitrogenasebertanggung jawab untuk memperbaiki nitrogen. Nitrogenase hanya ada pada bakteri ini dan hanya bekerja di lingkungan oksigen rendah.
Legum seperti kacang atau kacang polong memiliki struktur di akar, ditunjuk nodulyang menawarkan lingkungan yang terlindungi dan oksigen ini dengan bakteri.
Gandum dan sebagian besar tanaman lainnya tidak membentuk nodulitulah sebabnya petani menggunakan pupuk nitrogen.
“Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencoba mengembangkan sereal yang diproduksi nodul aktif di akaratau menjajah mereka dengan bakteri pemasangan nitrogen, tanpa keberhasilan besar. Kami memilih strategi yang berbeda“Menjelaskan Blumwald.
“Kami menyimpulkan itu Lokasi bakteri bukan yang paling pentingasalkan nitrogen tetap mencapai tanaman dan dapat menggunakannya. “
Tim menganalisis 2.800 senyawa yang diproduksi secara alami oleh tanaman dan diidentifikasi 20 yang, selain fungsi lain, mendorong bakteri untuk membentuk biofilm.
Estes Biofilm membuat lapisan pelindung di sekitar bakteri, mengurangi oksigen dan memungkinkan nitrogenase berfungsi. Para ilmuwan menentukan bagaimana tanaman mensintesis senyawa ini dan gen mana yang terlibat.
Selanjutnya untuk CRISPR, mereka secara genetik memodifikasi tanaman gandum untuk menghasilkan salah satu senyawa ini, flavonoid yang disebut Apigenina.
Gandum dengan kadar apigenin lebih tinggi dari yang diperlukan Membebaskan surplus ke tanah melalui akar. Dalam tes yang dilakukan, apigenin merangsang bakteri tanah untuk membentuk biofilm pelindung, memungkinkan nitrogen untuk memperbaiki dan asimilasi dengan tanaman gandum.
Tanaman gandum yang dimodifikasi secara genetik juga disajikan a produktivitas lebih unggul dari kontrol Saat dibudidayakan dengan kadar pupuk azoted yang sangat rendah.
Di AS saja, petani menghabiskan hampir tahun 2023 30 miliar euro Di pupuk, menurut perkiraan oleh Departemen Pertanian AS. Blumwald menghitungnya hampir 200 juta hektarlahan pertanian di negara itu ditempati oleh sereal.
“Bayangkan menghemat 10% dari jumlah pupuk digunakan di tanah ini, “memproyeksikan peneliti.” Bahkan dalam perkiraan konservatif, ini akan mewakili a Tabungan melebihi satu miliar euro Setiap tahun, ”simpulnya.
