డా. ఎడ్వర్డో బ్లమ్‌వాల్డ్ (కుడివైపు) మరియు అఖిలేష్ యాదవ్, Ph.D. మరియు కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయం, డేవిస్‌లోని వారి బృందంలోని ఇతర సభ్యులు, మొక్కలు ఉపయోగించగల ఎక్కువ నత్రజనిని ఉత్పత్తి చేయడానికి నేల బ్యాక్టీరియాను ప్రోత్సహించడానికి బియ్యాన్ని సవరించారు. [ట్రినా క్లీస్ట్/UC డేవిస్]
వారి పెరుగుదలకు అవసరమైన నత్రజనిని స్థిరీకరించడానికి నేల బ్యాక్టీరియాను ప్రోత్సహించడానికి వరిని ఇంజనీర్ చేయడానికి పరిశోధకులు CRISPR ను ఉపయోగించారు. పరిశోధనలు పంటలను పండించడానికి అవసరమైన నత్రజని ఎరువుల పరిమాణాన్ని తగ్గించగలవు, ప్రతి సంవత్సరం అమెరికన్ రైతులకు బిలియన్ల డాలర్లను ఆదా చేస్తాయి మరియు నత్రజని కాలుష్యాన్ని తగ్గించడం ద్వారా పర్యావరణానికి ప్రయోజనం చేకూరుస్తాయి.
"మొక్కలు నమ్మశక్యం కాని రసాయన కర్మాగారాలు" అని అధ్యయనానికి నాయకత్వం వహించిన డేవిస్‌లోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో మొక్కల శాస్త్రాల విశిష్ట ప్రొఫెసర్ డాక్టర్ ఎడ్వర్డో బ్లమ్‌వాల్డ్ అన్నారు. అతని బృందం బియ్యంలో ఎపిజెనిన్ విచ్ఛిన్నతను పెంచడానికి CRISPRని ఉపయోగించింది. ఎపిజెనిన్ మరియు ఇతర సమ్మేళనాలు బ్యాక్టీరియా నత్రజని స్థిరీకరణకు కారణమవుతాయని వారు కనుగొన్నారు.
వారి పనిని ప్లాంట్ బయోటెక్నాలజీ జర్నల్‌లో ప్రచురించారు ("బియ్యం ఫ్లేవనాయిడ్ బయోసింథసిస్ యొక్క జన్యు మార్పు మట్టి నత్రజని-ఫిక్సింగ్ బ్యాక్టీరియా ద్వారా బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటానికి మరియు బయోలాజికల్ నైట్రోజన్ స్థిరీకరణను మెరుగుపరుస్తుంది").
మొక్కల పెరుగుదలకు నత్రజని చాలా అవసరం, కానీ మొక్కలు నేరుగా గాలి నుండి నత్రజనిని ఉపయోగించగల రూపంలోకి మార్చలేవు. బదులుగా, మొక్కలు మట్టిలోని బాక్టీరియా ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అమ్మోనియా వంటి అకర్బన నత్రజనిని గ్రహించడంపై ఆధారపడతాయి. మొక్కల ఉత్పాదకతను పెంచడానికి నత్రజని కలిగిన ఎరువుల వాడకంపై వ్యవసాయ ఉత్పత్తి ఆధారపడి ఉంటుంది.
"మట్టి బాక్టీరియా వాతావరణ నత్రజనిని స్థిరీకరించడానికి అనుమతించే రసాయనాలను మొక్కలు ఉత్పత్తి చేయగలిగితే, ఈ రసాయనాలను మరింత ఉత్పత్తి చేయడానికి మేము మొక్కలను ఇంజనీర్ చేయవచ్చు" అని ఆయన చెప్పారు. "ఈ రసాయనాలు నత్రజనిని స్థిరీకరించడానికి నేల బ్యాక్టీరియాను ప్రోత్సహిస్తాయి మరియు మొక్కలు ఫలితంగా అమ్మోనియంను ఉపయోగిస్తాయి, తద్వారా రసాయన ఎరువుల అవసరాన్ని తగ్గిస్తుంది."
బ్రూమ్‌వాల్డ్ బృందం వరి మొక్కలలోని సమ్మేళనాలను గుర్తించడానికి రసాయన విశ్లేషణ మరియు జన్యుశాస్త్రాలను ఉపయోగించింది - అపిజెనిన్ మరియు ఇతర ఫ్లేవనాయిడ్లు - ఇవి బ్యాక్టీరియా యొక్క నత్రజని-ఫిక్సింగ్ చర్యను మెరుగుపరుస్తాయి.
వారు రసాయనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మార్గాలను గుర్తించారు మరియు బయోఫిల్మ్ నిర్మాణాన్ని ప్రేరేపించే సమ్మేళనాల ఉత్పత్తిని పెంచడానికి CRISPR జన్యు-సవరణ సాంకేతికతను ఉపయోగించారు. ఈ బయోఫిల్మ్‌లలో నత్రజని పరివర్తనను పెంచే బ్యాక్టీరియా ఉంటుంది. ఫలితంగా, బ్యాక్టీరియా యొక్క నత్రజని-ఫిక్సింగ్ చర్య పెరుగుతుంది మరియు మొక్కకు అందుబాటులో ఉన్న అమ్మోనియం పరిమాణం పెరుగుతుంది.
"మెరుగైన వరి మొక్కలు నేల నత్రజని-పరిమిత పరిస్థితులలో పెరిగినప్పుడు పెరిగిన ధాన్యం దిగుబడిని చూపించాయి" అని పరిశోధకులు పేపర్‌లో రాశారు. "ధాన్యాలలో జీవ నత్రజని స్థిరీకరణను ప్రేరేపించడానికి మరియు అకర్బన నత్రజని కంటెంట్‌ను తగ్గించడానికి మా ఫలితాలు ఫ్లేవనాయిడ్ బయోసింథసిస్ పాత్వే యొక్క తారుమారుకి మద్దతు ఇస్తాయి. ఎరువుల వాడకం. నిజమైన వ్యూహాలు. ”
ఇతర మొక్కలు కూడా ఈ మార్గాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయం సాంకేతికతపై పేటెంట్ కోసం దరఖాస్తు చేసింది మరియు ప్రస్తుతం దాని కోసం వేచి ఉంది. ఈ పరిశోధనకు విల్ డబ్ల్యు. లెస్టర్ ఫౌండేషన్ నిధులు సమకూర్చింది. అదనంగా, బేయర్ క్రాప్‌సైన్స్ ఈ అంశంపై తదుపరి పరిశోధనకు మద్దతు ఇస్తుంది.
"నత్రజని ఎరువులు చాలా చాలా ఖరీదైనవి," బ్లమ్వాల్డ్ చెప్పారు. "ఆ ఖర్చులను తొలగించగల ఏదైనా ముఖ్యమైనది. ఒక వైపు, ఇది డబ్బుకు సంబంధించిన ప్రశ్న, అయితే నైట్రోజన్ కూడా పర్యావరణంపై హానికరమైన ప్రభావాలను చూపుతుంది.
దరఖాస్తు చేసిన ఎరువులు చాలా వరకు పోతాయి, నేల మరియు భూగర్భ జలాల్లోకి చొచ్చుకుపోతాయి. బ్లమ్‌వాల్డ్ యొక్క ఆవిష్కరణ నత్రజని కాలుష్యాన్ని తగ్గించడం ద్వారా పర్యావరణాన్ని రక్షించడంలో సహాయపడుతుంది. "ఇది అదనపు నత్రజని ఎరువుల వాడకాన్ని తగ్గించే స్థిరమైన ప్రత్యామ్నాయ వ్యవసాయ పద్ధతిని అందించగలదు" అని ఆయన చెప్పారు.