遺伝子組み換え小麦は、土壌中の窒素固定細菌を活性化する化合物を根が分泌するのを助け、汚染と農家の肥料コストの削減への道を開く。
この新しい小麦品種は、エドゥアルド・ブルムワルド教授のチームによってCRISPR遺伝子編集技術を用いて作製されました。チームは、根から土壌に分泌される天然化合物を生成する能力を強化しました。この化合物は、バクテリアが空気中のウランを植物が吸収できる窒素に変換するのを助けます。このプロセスは窒素固定と呼ばれます。
ブルームワルド氏によると、この技術は特に発展途上地域で有用だという。「アフリカでは、人々はお金がなく、畑も6～8エーカーと非常に小さいため、肥料を使いません」と彼は言う。「土壌中のバクテリアが自ら肥料を作るように促す植物を育てたらどうなるか想像してみてください」
この発見は、研究チームのこれまでの米における成功を基にしたものであり、他の穀物にも拡大されつつあります。
小麦は現在、 世界で2番目に多く生産されている穀物であり、世界の窒素肥料使用量の約18%を占めています。国連食糧農業機関（FAO）によると、2020年には世界で8億トン以上の肥料が生産されました。しかし、作物が吸収するのは施肥された肥料の30～50%に過ぎず、残りは河川や海に流れ込み、酸素が欠乏した「デッドゾーン」や、強力な温室効果ガスである亜酸化窒素の発生源となっています。
窒素固定細菌のための低酸素環境を作り出す根粒を持つマメ科植物とは異なり、小麦や他のほとんどの作物にはこの構造がないため、合成肥料に依存しています。
「何十年もの間、 科学者たちは穀類植物に根粒を作らせたり、窒素固定細菌を根に導入したりしようと試みてきましたが、成功していません。私たちは異なるアプローチを採用しました」とブルムワルド氏は述べた。「固定された窒素が植物に届き、利用できれば、細菌の場所は問題ではないと考えています。」
研究チームは2,800種の天然植物化合物を検査し、細菌がバイオフィルムを形成するのを助ける化合物を20種発見した。バイオフィルムとは、窒素固定酵素が機能するための低酸素環境を維持するのに役立つコーティングである。
研究チームは関与する遺伝子を特定した後、CRISPRを用いてアピゲニンと呼ばれる特定のフラボン化合物の生産量を増加させました。小麦が過剰なアピゲニンを生産して土壌に分泌すると、細菌が保護バイオフィルムを形成し、ニトロゲナーゼが窒素を植物が利用できる形に固定できるようにします。
非常に少ない施肥条件下では、遺伝子編集小麦は対照品種よりも高い収穫量も生み出した。
米国農務省によると、農家は2023年に肥料に約360億ドルを費やしました。ブラムワルド氏によると、米国には約5億エーカーの穀物畑があります。「もしその土地の肥料使用量を10%削減できたらどうなるか想像してみてください。控えめに計算しても、年間10億ドル以上の節約になります。」
この研究はPlant Biotechnology Journalに掲載されました。カリフォルニア大学はこの小麦品種の特許を申請しています。
VNA
出典: https://tuoitre.vn/doc-la-lua-mi-chinh-sua-gene-co-kha-nang-tu-tao-phan-bon-20251125082458973.htm
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