डॉ. एडुआर्डो ब्लूमवाल्ड (उजवीकडे) आणि अखिलेश यादव, पीएच.डी. आणि कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, डेव्हिस येथील त्यांच्या टीममधील इतर सदस्यांनी तांदूळ बदलून मातीतील जीवाणूंना अधिक नायट्रोजन निर्माण करण्यास प्रोत्साहित केले जे वनस्पती वापरू शकतात. [ट्रिना क्लिस्ट/यूसी डेव्हिस]
मातीतील जीवाणूंना त्यांच्या वाढीसाठी आवश्यक नायट्रोजन निश्चित करण्यासाठी प्रोत्साहित करण्यासाठी संशोधकांनी तांदूळ अभियंता करण्यासाठी CRISPR चा वापर केला. निष्कर्षांमुळे पिके वाढवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या नायट्रोजन खताचे प्रमाण कमी होऊ शकते, अमेरिकन शेतकऱ्यांना दरवर्षी अब्जावधी डॉलर्सची बचत होते आणि नायट्रोजन प्रदूषण कमी करून पर्यावरणाचा फायदा होतो.
"वनस्पती हे अविश्वसनीय रासायनिक कारखाने आहेत," डॉ. एडुआर्डो ब्लूमवाल्ड, कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, डेव्हिस येथील वनस्पती विज्ञानाचे प्रतिष्ठित प्राध्यापक, ज्यांनी या अभ्यासाचे नेतृत्व केले. तांदळातील एपिजेनिनचे विघटन वाढविण्यासाठी त्यांच्या टीमने CRISPR चा वापर केला. त्यांना आढळले की एपिजेनिन आणि इतर संयुगे जिवाणू नायट्रोजन स्थिरीकरणास कारणीभूत ठरतात.
त्यांचे कार्य जर्नल प्लांट बायोटेक्नॉलॉजीमध्ये प्रकाशित झाले ("तांदूळ फ्लेव्होनॉइड बायोसिंथेसिसचे अनुवांशिक बदल बायोफिल्म निर्मिती आणि मातीतील नायट्रोजन-फिक्सिंग बॅक्टेरियाद्वारे जैविक नायट्रोजन निर्धारण वाढवते").
वनस्पतींच्या वाढीसाठी नायट्रोजन आवश्यक आहे, परंतु झाडे थेट हवेतून नायट्रोजनचे रूपांतर करू शकत नाहीत. त्याऐवजी, झाडे अमोनियासारख्या अजैविक नायट्रोजन शोषून घेण्यावर अवलंबून असतात, जे जमिनीतील जीवाणूंद्वारे तयार होतात. रोपांची उत्पादकता वाढवण्यासाठी नायट्रोजनयुक्त खतांच्या वापरावर कृषी उत्पादन आधारित आहे.
"जर झाडे अशी रसायने तयार करू शकतील ज्यामुळे मातीतील जीवाणू वातावरणातील नायट्रोजनचे निराकरण करू शकतील, तर आम्ही यापैकी अधिक रसायने तयार करण्यासाठी वनस्पतींना अभियंता करू शकतो," तो म्हणाला. "ही रसायने मातीतील जीवाणूंना नायट्रोजन निश्चित करण्यासाठी प्रोत्साहित करतात आणि वनस्पती परिणामी अमोनियम वापरतात, ज्यामुळे रासायनिक खतांची गरज कमी होते."
ब्रूमवाल्डच्या टीमने तांदूळ वनस्पतींमधील संयुगे ओळखण्यासाठी रासायनिक विश्लेषण आणि जीनोमिक्सचा वापर केला - एपिजेनिन आणि इतर फ्लेव्होनॉइड्स - जे बॅक्टेरियाची नायट्रोजन-फिक्सिंग क्रियाकलाप वाढवतात.
त्यानंतर त्यांनी रसायने तयार करण्याचे मार्ग ओळखले आणि बायोफिल्म निर्मितीला उत्तेजन देणाऱ्या संयुगांचे उत्पादन वाढवण्यासाठी CRISPR जनुक-संपादन तंत्रज्ञान वापरले. या बायोफिल्म्समध्ये बॅक्टेरिया असतात जे नायट्रोजन परिवर्तन वाढवतात. परिणामी, बॅक्टेरियाची नायट्रोजन-फिक्सिंग क्रिया वाढते आणि वनस्पतीसाठी उपलब्ध अमोनियमचे प्रमाण वाढते.
"सुधारित तांदूळ रोपे मातीत नायट्रोजन-मर्यादित परिस्थितीत उगवल्यास धान्य उत्पादन वाढले," संशोधकांनी पेपरमध्ये लिहिले. “आमचे परिणाम धान्यांमध्ये जैविक नायट्रोजन स्थिरीकरण आणि अजैविक नायट्रोजन सामग्री कमी करण्याचा मार्ग म्हणून फ्लेव्होनॉइड बायोसिंथेसिस मार्गाच्या हाताळणीस समर्थन देतात. खताचा वापर. वास्तविक रणनीती. ”
इतर वनस्पती देखील या मार्गाचा वापर करू शकतात. कॅलिफोर्निया विद्यापीठाने या तंत्रज्ञानाच्या पेटंटसाठी अर्ज केला आहे आणि सध्या त्याची प्रतीक्षा आहे. या संशोधनाला विल डब्ल्यू लेस्टर फाऊंडेशनने निधी दिला होता. याव्यतिरिक्त, बायर क्रॉपसायन्स या विषयावरील पुढील संशोधनास समर्थन देते.
"नायट्रोजन खते खूप महाग आहेत," ब्लूमवाल्ड म्हणाले. “त्या खर्चांना दूर करू शकणारी कोणतीही गोष्ट महत्त्वाची आहे. एकीकडे, हा पैशाचा प्रश्न आहे, परंतु नायट्रोजनचा पर्यावरणावर देखील हानिकारक प्रभाव आहे.
बहुतेक लागू केलेली खते माती आणि भूजलात मुरून नष्ट होतात. ब्लूमवाल्डचा शोध नायट्रोजन प्रदूषण कमी करून पर्यावरणाचे रक्षण करण्यास मदत करू शकतो. "हे एक शाश्वत पर्यायी शेती सराव प्रदान करू शकते ज्यामुळे अतिरिक्त नायट्रोजन खताचा वापर कमी होईल," ते म्हणाले.