కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయం, డేవిస్‌లో డాక్టర్ ఎడ్వర్డో బ్లూమ్‌వాల్డ్ (కుడివైపు), డాక్టర్ అఖిలేష్ యాదవ్ మరియు వారి బృందంలోని ఇతర సభ్యులు, మొక్కలు ఉపయోగించుకోగల నత్రజనిని నేలలోని బ్యాక్టీరియా ఎక్కువగా ఉత్పత్తి చేసేలా ప్రోత్సహించడానికి వరిలో మార్పులు చేశారు. [ట్రినా క్లీస్ట్/యూసీ డేవిస్]
తమ పెరుగుదలకు అవసరమైన నత్రజనిని స్థిరీకరించడానికి నేలలోని బ్యాక్టీరియాను ప్రోత్సహించేలా, పరిశోధకులు క్రిస్పర్ (CRISPR) ను ఉపయోగించి వరిని రూపొందించారు. ఈ పరిశోధనల ఫలితంగా పంటలు పండించడానికి అవసరమైన నత్రజని ఎరువుల పరిమాణం తగ్గవచ్చు, దీనివల్ల ప్రతి సంవత్సరం అమెరికన్ రైతులకు బిలియన్ల డాలర్లు ఆదా అవ్వడమే కాకుండా, నత్రజని కాలుష్యం తగ్గడం ద్వారా పర్యావరణానికి కూడా మేలు జరుగుతుంది.
"మొక్కలు అద్భుతమైన రసాయన కర్మాగారాలు," అని ఈ అధ్యయనానికి నాయకత్వం వహించిన, డేవిస్‌లోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలోని వృక్ష శాస్త్రాల విశిష్ట ప్రొఫెసర్ డాక్టర్ ఎడ్వర్డో బ్లూమ్‌వాల్డ్ అన్నారు. ఆయన బృందం వరిలో అపిజెనిన్ విచ్ఛిన్నతను పెంచడానికి క్రిస్పర్ (CRISPR)ను ఉపయోగించింది. అపిజెనిన్ మరియు ఇతర సమ్మేళనాలు బ్యాక్టీరియా నత్రజని స్థిరీకరణకు కారణమవుతాయని వారు కనుగొన్నారు.
వారి పరిశోధన ప్లాంట్ బయోటెక్నాలజీ అనే పత్రికలో ప్రచురించబడింది (“వరి ఫ్లేవనాయిడ్ జీవసంశ్లేషణ యొక్క జన్యు మార్పు, నేలలోని నత్రజనిని స్థిరీకరించే బ్యాక్టీరియా ద్వారా బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటాన్ని మరియు జీవసంబంధ నత్రజని స్థిరీకరణను మెరుగుపరుస్తుంది”).
మొక్కల పెరుగుదలకు నత్రజని అత్యవసరం, కానీ మొక్కలు గాలిలోని నత్రజనిని నేరుగా తమకు ఉపయోగపడే రూపంలోకి మార్చుకోలేవు. దానికి బదులుగా, మొక్కలు నేలలోని బాక్టీరియా ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే అమ్మోనియా వంటి అకర్బన నత్రజనిని గ్రహించడంపై ఆధారపడతాయి. మొక్కల ఉత్పాదకతను పెంచడానికి నత్రజని కలిగిన ఎరువుల వాడకంపై వ్యవసాయ ఉత్పత్తి ఆధారపడి ఉంటుంది.
"నేల బ్యాక్టీరియా వాతావరణంలోని నత్రజనిని స్థిరీకరించడానికి వీలు కల్పించే రసాయనాలను మొక్కలు ఉత్పత్తి చేయగలిగితే, ఈ రసాయనాలను మరింత ఎక్కువగా ఉత్పత్తి చేసేలా మనం మొక్కలను రూపొందించవచ్చు," అని ఆయన అన్నారు. "ఈ రసాయనాలు నేల బ్యాక్టీరియాను నత్రజనిని స్థిరీకరించడానికి ప్రోత్సహిస్తాయి మరియు ఫలితంగా ఏర్పడిన అమ్మోనియంను మొక్కలు ఉపయోగించుకుంటాయి, తద్వారా రసాయన ఎరువుల అవసరాన్ని తగ్గిస్తాయి."
బ్రూమ్‌వాల్డ్ బృందం రసాయన విశ్లేషణ మరియు జన్యుశాస్త్రాన్ని ఉపయోగించి, వరి మొక్కలలో బ్యాక్టీరియా యొక్క నత్రజని స్థాపన కార్యాచరణను పెంచే అపిజెనిన్ మరియు ఇతర ఫ్లేవనాయిడ్స్ వంటి సమ్మేళనాలను గుర్తించింది.
ఆ తర్వాత వారు రసాయనాలను ఉత్పత్తి చేసే మార్గాలను గుర్తించి, బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటాన్ని ప్రేరేపించే సమ్మేళనాల ఉత్పత్తిని పెంచడానికి క్రిస్పర్ (CRISPR) జన్యు-సవరణ సాంకేతికతను ఉపయోగించారు. ఈ బయోఫిల్మ్‌లలో నత్రజని పరివర్తనను మెరుగుపరిచే బ్యాక్టీరియా ఉంటుంది. ఫలితంగా, బ్యాక్టీరియా యొక్క నత్రజని స్థిరీకరణ చర్య పెరిగి, మొక్కకు లభించే అమ్మోనియం పరిమాణం కూడా పెరుగుతుంది.
“నేలలో నత్రజని కొరత ఉన్న పరిస్థితులలో పెంచినప్పుడు, మెరుగుపరిచిన వరి మొక్కలు అధిక ధాన్యం దిగుబడిని చూపించాయి,” అని పరిశోధకులు తమ పత్రంలో రాశారు. “ధాన్యాలలో జీవసంబంధ నత్రజని స్థిరీకరణను ప్రేరేపించడానికి మరియు అకర్బన నత్రజని పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి, ఫ్లేవనాయిడ్ జీవసంశ్లేషణ మార్గాన్ని మార్పుచేయడాన్ని మా ఫలితాలు సమర్థిస్తున్నాయి. ఎరువుల వాడకం. నిజమైన వ్యూహాలు.”
ఇతర మొక్కలు కూడా ఈ మార్గాన్ని ఉపయోగించుకోగలవు. కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయం ఈ సాంకేతికతపై పేటెంట్ కోసం దరఖాస్తు చేసుకుంది మరియు ప్రస్తుతం దాని కోసం ఎదురుచూస్తోంది. ఈ పరిశోధనకు విల్ డబ్ల్యూ. లెస్టర్ ఫౌండేషన్ నిధులు సమకూర్చింది. అదనంగా, బేయర్ క్రాప్‌సైన్స్ ఈ అంశంపై తదుపరి పరిశోధనకు మద్దతు ఇస్తుంది.
"నత్రజని ఎరువులు చాలా చాలా ఖరీదైనవి," అని బ్లూమ్‌వాల్డ్ అన్నారు. "ఆ ఖర్చులను తొలగించగలిగే ఏదైనా ముఖ్యమైనదే. ఒకవైపు ఇది డబ్బుకు సంబంధించిన విషయమే, కానీ నత్రజని పర్యావరణంపై హానికరమైన ప్రభావాలను కూడా కలిగి ఉంది."
వేసిన ఎరువులలో అధిక భాగం నేలలోకి, భూగర్భ జలాల్లోకి ఇంకిపోయి నష్టపోతున్నాయి. నత్రజని కాలుష్యాన్ని తగ్గించడం ద్వారా పర్యావరణాన్ని పరిరక్షించడంలో బ్లూమ్‌వాల్డ్ ఆవిష్కరణ సహాయపడగలదు. "ఇది అదనపు నత్రజని ఎరువుల వాడకాన్ని తగ్గించే ఒక సుస్థిరమైన ప్రత్యామ్నాయ వ్యవసాయ పద్ధతిని అందించగలదు," అని ఆయన అన్నారు.