유전자 변형 밀은 뿌리가 토양의 질소 고정 박테리아를 활성화하는 화합물을 분비하도록 돕고, 이를 통해 농부의 오염과 비료 비용을 줄일 수 있는 길을 열어줍니다.
에두아르도 블룸발트 교수 연구팀은 CRISPR 유전자 편집 기술을 이용하여 새로운 밀 품종을 개발했습니다. 연구팀은 식물이 뿌리에서 토양으로 분비되는 천연 화합물을 생성하는 능력을 향상시켰는데, 이 화합물은 박테리아가 공기 중의 우라늄을 식물이 흡수할 수 있는 질소 형태로 전환하는 데 도움을 줍니다. 이 과정을 질소 고정이라고 합니다.
블룸월드는 이 기술이 특히 개발도상국에서 유용하다고 말합니다. "아프리카 사람들은 비료를 사용하지 않습니다. 돈이 없고 밭도 6~8에이커 정도로 매우 작기 때문입니다."라고 그는 말합니다. "토양 속 박테리아가 스스로 비료를 생성하도록 돕는 식물을 재배하는 것을 상상해 보세요."
이번 발견은 쌀 분야에서 이 팀이 이전에 이룬 성공을 바탕으로 이루어졌으며, 다른 곡물에도 확대 적용될 예정입니다.
밀은 현재 세계에서 두 번째로 큰 곡물이며, 전 세계 질소 비료 사용량의 약 18%를 차지합니다. 유엔 식량농업기구(FAO)에 따르면, 전 세계는 2020년에 8억 톤 이상의 비료를 생산했습니다. 그러나 작물은 시용된 비료의 30~50%만 흡수하고, 나머지는 강과 바다로 흘러들어 산소가 부족한 "죽음의 지역"을 형성하거나 강력한 온실가스인 아산화질소를 생성합니다.
질소 고정 박테리아에 산소가 부족한 환경을 조성하는 뿌리혹이 있는 콩과식물과 달리, 밀과 대부분의 다른 작물은 이러한 구조가 없으므로 합성 비료에 의존합니다.
"수십 년 동안 과학자들은 곡물 식물에 혹을 만들거나 뿌리에 질소 고정 박테리아를 도입하려고 시도했지만 성공하지 못했습니다. 우리는 다른 접근법을 택했습니다."라고 블룸월드는 말했습니다. "고정되는 질소가 식물에 도달하여 활용될 수만 있다면 박테리아의 위치는 중요하지 않다고 생각합니다."
연구팀은 2,800가지의 천연 식물 화합물을 검사하여 박테리아가 바이오필름을 형성하는 데 도움이 되는 20가지 화합물을 찾아냈습니다. 바이오필름은 질소화효소가 기능할 수 있도록 산소가 적은 환경을 유지하는 데 도움이 되는 코팅입니다.
연구팀은 관련 유전자를 확인한 후, CRISPR을 사용하여 아피제닌이라는 특정 플라본 화합물의 생성을 증가시켰습니다. 밀이 아피제닌을 과도하게 생산하여 토양으로 분비하면, 박테리아가 보호막을 형성하여 질소 고정효소가 식물이 이용할 수 있는 형태로 질소를 고정할 수 있도록 합니다.
매우 낮은 수정 조건에서도 유전자 편집 밀은 대조군보다 수확량이 더 높았습니다.
미국 농무부 에 따르면, 농부들은 2023년에 비료에 거의 360억 달러를 지출했습니다. 블룸월드는 미국이 약 5억 에이커의 곡물 경작지를 보유하고 있다고 말했습니다. "그 면적의 비료 사용량을 10% 줄일 수 있다고 생각해 보세요. 보수적으로 계산해도 연간 10억 달러 이상의 절감 효과가 있습니다."
이 연구는 식물생명공학저널(Plant Biotechnology Journal)에 게재되었습니다 . 캘리포니아 대학교는 이 밀 품종에 대한 특허를 출원했습니다.
VNA
출처: https://tuoitre.vn/doc-la-lua-mi-chinh-sua-gene-co-kha-nang-tu-tao-phan-bon-20251125082458973.htm
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