Генетически модифицированная пшеница помогает корням выделять соединения, активирующие азотфиксирующие бактерии в почве, открывая фермерам возможность сократить загрязнение окружающей среды и затраты на удобрения.
Новый сорт пшеницы был создан командой профессора Эдуардо Блумвальда с помощью технологии редактирования генов CRISPR. Ученые усилили способность растения производить природное соединение, которое, выделяясь корнями в почву, помогает бактериям преобразовывать уран из воздуха в форму азота, доступную растениям. Этот процесс называется азотфиксацией.
Блюмвальд утверждает, что этот метод особенно полезен в развивающихся регионах. «В Африке люди не используют удобрения, потому что у них нет денег, а их поля очень маленькие, всего шесть-восемь акров», — говорит он. «Представьте себе выращивание растений, которые стимулируют бактерии в почве производить собственные удобрения».
Это открытие основано на предыдущих успехах команды в изучении риса и распространяется на другие злаки.
В настоящее время пшеница является вторым по величине зерновым в мире и обеспечивает около 18% мирового потребления азотных удобрений. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, в 2020 году в мире было произведено более 800 миллионов тонн удобрений. Однако сельскохозяйственные культуры усваивают лишь 30–50% внесенных удобрений; остальное попадает в реки и моря, образуя «мертвые» зоны, где не хватает кислорода или выделяется закись азота — мощный парниковый газ.
В отличие от бобовых, у которых на корнях имеются клубеньки, создающие среду с низким содержанием кислорода для азотфиксирующих бактерий, пшеница и большинство других культур не имеют такой структуры и поэтому зависят от синтетических удобрений.
«Десятилетиями учёные пытались сформировать клубеньки на злаковых растениях или внедрить в корни азотфиксирующие бактерии, но безуспешно. Мы выбрали другой подход», — сказал Блюмвальд. «Мы считаем, что местонахождение бактерий не имеет значения, главное, чтобы фиксируемый азот мог попасть в растение и быть им использованным».
Группа исследователей проанализировала 2800 природных растительных соединений и обнаружила 20 из них, которые помогают бактериям образовывать биопленку — покрытие, помогающее поддерживать среду с низким содержанием кислорода для функционирования фермента нитрогеназы.
После идентификации задействованных генов команда использовала CRISPR для увеличения выработки особого флавонового соединения, называемого апигенином. Когда пшеница производит избыток апигенина и выделяет его в почву, бактерии образуют защитную биопленку, позволяя нитрогеназе фиксировать азот в форме, доступной растениям.
В условиях очень низкого уровня удобрения генно-модифицированная пшеница также дала более высокую урожайность, чем контрольный сорт.
По данным Министерства сельского хозяйства США, в 2023 году фермеры потратили почти 36 миллиардов долларов на удобрения. Блюмвальд отметил, что в США около 500 миллионов акров зерновых земель. «Представьте, что можно сократить количество удобрений на этой площади на 10 процентов. Если подсчитать по самым скромным подсчётам, это составит более 1 миллиарда долларов в год».
Исследование опубликовано в журнале Plant Biotechnology Journal. Калифорнийский университет подал заявку на патент на этот сорт пшеницы.
ВНА
Источник: https://tuoitre.vn/doc-la-lua-mi-chinh-sua-gene-co-kha-nang-tu-tao-phan-bon-20251125082458973.htm
Комментарий (0)