Dr. Eduardo Blumwald (tengen) lan Akhilesh Yadav, Ph.D., lan anggota tim liyane ing Universitas California, Davis, ngowahi pari kanggo nyengkuyung bakteri lemah supaya ngasilake nitrogen luwih akeh sing bisa digunakake tanduran. [Trina Kleist/UC Davis]
Para peneliti nggunakake CRISPR kanggo ngrancang pari supaya bisa nyengkuyung bakteri lemah supaya ndandani nitrogen sing dibutuhake kanggo tuwuh. Temuan iki bisa nyuda jumlah pupuk nitrogen sing dibutuhake kanggo nandur tanduran, ngirit milyaran dolar saben taun kanggo petani Amerika lan menehi manfaat kanggo lingkungan kanthi nyuda polusi nitrogen.
"Tetuwuhan iku pabrik kimia sing luar biasa," ujare Dr. Eduardo Blumwald, profesor ilmu tetuwuhan ing Universitas California, Davis, sing mimpin panliten iki. Timnya nggunakake CRISPR kanggo ningkatake pemecahan apigenin ing beras. Dheweke nemokake yen apigenin lan senyawa liyane nyebabake fiksasi nitrogen bakteri.
Karyané diterbitake ing jurnal Plant Biotechnology (“Modifikasi genetik biosintesis flavonoid beras nambah pembentukan biofilm lan fiksasi nitrogen biologis déning bakteri pengikat nitrogen lemah”).
Nitrogen iku penting kanggo tuwuhing tanduran, nanging tanduran ora bisa langsung ngowahi nitrogen saka udhara dadi wujud sing bisa digunakake. Nanging, tanduran gumantung marang panyerepan nitrogen anorganik, kayata amonia, sing diasilake dening bakteri ing lemah. Produksi pertanian adhedhasar panggunaan pupuk sing ngandhut nitrogen kanggo nambah produktivitas tanduran.
"Yen tanduran bisa ngasilake bahan kimia sing ngidini bakteri lemah ndandani nitrogen atmosfer, kita bisa ngrancang tanduran kanggo ngasilake luwih akeh bahan kimia kasebut," ujare. "Bahan kimia kasebut nyengkuyung bakteri lemah kanggo ndandani nitrogen lan tanduran nggunakake amonium sing diasilake, saengga nyuda kabutuhan pupuk kimia."
Tim Broomwald migunakaké analisis kimia lan genomik kanggo ngidentifikasi senyawa ing tanduran pari – apigenin lan flavonoid liyané – sing ningkataké aktivitas pengikatan nitrogen bakteri.
Banjur padha ngidentifikasi jalur kanggo ngasilake bahan kimia kasebut lan nggunakake teknologi panyuntingan gen CRISPR kanggo nambah produksi senyawa sing ngrangsang pembentukan biofilm. Biofilm iki ngandhut bakteri sing ningkatake transformasi nitrogen. Akibate, aktivitas bakteri sing ndandani nitrogen mundhak lan jumlah amonium sing kasedhiya kanggo tanduran mundhak.
"Tanaman pari sing luwih apik nuduhake asil panen gandum sing tambah nalika ditandur ing kahanan lemah sing winates nitrogen," tulis para peneliti ing makalah kasebut. "Asil kita ndhukung manipulasi jalur biosintesis flavonoid minangka cara kanggo ngindhuksi fiksasi nitrogen biologis ing gandum lan nyuda kandungan nitrogen anorganik. Panggunaan pupuk. Strategi Nyata."
Tanduran liya uga bisa nggunakake rute iki. Universitas California wis nglamar paten kanggo teknologi kasebut lan saiki lagi ngenteni. Riset iki didanai dening Yayasan Will W. Lester. Kajaba iku, Bayer CropScience ndhukung riset luwih lanjut babagan topik iki.
"Pupuk nitrogen iku larang banget," ujare Blumwald. "Apa wae sing bisa ngilangi biaya kasebut iku penting. Ing sisih siji, iki masalah dhuwit, nanging nitrogen uga duwe efek sing mbebayani kanggo lingkungan."
Umume pupuk sing digunakake ilang, meresap menyang lemah lan banyu soko lemah. Panemon Blumwald bisa mbantu nglindhungi lingkungan kanthi nyuda polusi nitrogen. "Iki bisa nyedhiyakake praktik pertanian alternatif sing lestari sing bakal nyuda panggunaan pupuk nitrogen sing berlebihan," ujare.