Дэвистеги Калифорния университетинин доктору Эдуардо Блумвальд (оңдо) жана философия илимдеринин доктору Ахилеш Ядав жана алардын командасынын башка мүчөлөрү топурак бактерияларын өсүмдүктөр колдоно турган азотту көбүрөөк өндүрүүгө түрткү берүү үчүн күрүчтү өзгөртүшкөн. [Трина Клейст/UC Дэвис]
Изилдөөчүлөр CRISPRди күрүчтү инженериялоо үчүн колдонушкан, бул топурак бактерияларын күрүчтүн өсүшү үчүн керектүү азотту бекитүүгө түрткү берет. Бул ачылыштар өсүмдүктөрдү өстүрүү үчүн керектүү азот жер семирткичтеринин көлөмүн азайтып, америкалык дыйкандарга жыл сайын миллиарддаган долларларды үнөмдөөгө жана азоттун булганышын азайтуу менен айлана-чөйрөгө пайда алып келиши мүмкүн.
«Өсүмдүктөр – укмуштуудай химиялык заводдор», - деди изилдөөнү жетектеген Дэвис шаарындагы Калифорния университетинин өсүмдүк таануу боюнча белгилүү профессору доктор Эдуардо Блумвальд. Анын командасы күрүчтөгү апигениндин бөлүнүп чыгышын күчөтүү үчүн CRISPRди колдонушкан. Алар апигенин жана башка кошулмалар бактериялык азоттун фиксациясын пайда кыларын аныкташкан.
Алардын эмгеги Plant Biotechnology журналында жарыяланган (“Күрүч флавоноиддеринин биосинтезинин генетикалык модификациясы топурактагы азотту фиксациялоочу бактериялар тарабынан биофильмдин пайда болушун жана биологиялык азотту фиксациялоону күчөтөт”).
Азот өсүмдүктөрдүн өсүшү үчүн абдан маанилүү, бирок өсүмдүктөр абадагы азотту түздөн-түз колдоно турган формага айландыра алышпайт. Анын ордуна, өсүмдүктөр топурактагы бактериялар тарабынан өндүрүлгөн аммиак сыяктуу органикалык эмес азотту сиңирүүгө таянат. Айыл чарба өндүрүшү өсүмдүктөрдүн түшүмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн азот камтыган жер семирткичтерди колдонууга негизделген.
«Эгерде өсүмдүктөр топурак бактерияларынын атмосфералык азотту бекитүүсүнө мүмкүндүк берген химиялык заттарды өндүрө алса, биз өсүмдүктөрдү ушул химиялык заттарды көбүрөөк өндүрүү үчүн инженердик жактан иштете алабыз», - деди ал. «Бул химиялык заттар топурак бактерияларынын азотту бекитүүсүнө түрткү берет жана өсүмдүктөр пайда болгон аммонийди колдонушат, ошону менен химиялык жер семирткичтерге болгон муктаждыкты азайтат».
Брумвальддын командасы күрүч өсүмдүктөрүндөгү бактериялардын азотту топтоо активдүүлүгүн күчөтүүчү кошулмаларды – апигенинди жана башка флавоноиддерди – аныктоо үчүн химиялык анализди жана геномиканы колдонушкан.
Андан кийин алар химиялык заттарды өндүрүү жолдорун аныктап, биофильмдин пайда болушун стимулдаштыруучу кошулмалардын өндүрүшүн көбөйтүү үчүн CRISPR гендик-редакциялоо технологиясын колдонушкан. Бул биофильмдерде азоттун трансформациясын күчөтүүчү бактериялар бар. Натыйжада, бактериялардын азотту фиксациялоо активдүүлүгү жогорулайт жана өсүмдүккө жеткиликтүү болгон аммонийдин көлөмү көбөйөт.
«Жакшыртылган күрүч өсүмдүктөрү топурактагы азот менен чектелген шарттарда өстүрүлгөндө дандын түшүмдүүлүгү жогорулаганын көрсөттү», - деп жазышкан изилдөөчүлөр макалада. «Биздин жыйынтыктар дандардагы биологиялык азотту фиксациялоо жана органикалык эмес азоттун курамын азайтуу үчүн флавоноиддердин биосинтез жолун манипуляциялоону колдойт. Жер семирткичтерди колдонуу. Чыныгы стратегиялар».
Башка өсүмдүктөр да бул жолду колдоно алышат. Калифорния университети технологияга патент алууга арыз берген жана учурда аны күтүп жатат. Изилдөөнү Уилл В. Лестер фонду каржылаган. Мындан тышкары, Bayer CropScience бул тема боюнча андан аркы изилдөөлөрдү колдойт.
«Азот жер семирткичтери абдан, абдан кымбат», - деди Блумвальд. «Бул чыгымдарды жок кыла турган ар кандай нерсе маанилүү. Бир жагынан, бул акча маселеси, бирок азоттун айлана-чөйрөгө да зыяндуу таасири бар».
Колдонулган жер семирткичтердин көпчүлүгү жоголуп, топуракка жана жер астындагы сууларга сиңип кетет. Блумвальддын ачылышы азоттун булганышын азайтуу менен айлана-чөйрөнү коргоого жардам берет. "Бул ашыкча азот жер семирткичтерин колдонууну азайта турган туруктуу альтернативдүү дыйканчылык практикасын камсыз кыла алат", - деди ал.