اما اکنون محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، باکتری‌هایی را مهندسی کرده‌اند که می‌توانند نیتروژن را از هوا بگیرند و هدف بلند مدت آنان، توسعه محصولاتی است که بتوانند همین کار را به طور عادی و مداوم انجام دهند.
حدود 78 درصد از جو زمین از نیتروژن تشکیل شده است، اما خانواده بنشن‌جات و حبوبات یا همان دانه‌های خوراکی، یکی از معدود گیاهانی هستند که می‌توانند به منابع غنی نیتروژن دسترسی داشته باشند. اکثریت آنان به جذب مواد مغذی از طریق ریشه‌ها متکی هستند، اما خاک اغلب می‌تواند فاقد نیتروژن باشد که نیاز به افزودن کود در محصولات زراعی دارد.
تولید گیاهان توسعه‌یافته که عمدتا بتوانند از طریق جذب نیتروژن از هوا، خود را بارور کنند، می‌تواند مزیت بزرگی برای کشاورزی و محیط زیست باشد.
در یک مطالعه اخیر، محققان گیاه سویایی را پرورش داده‌اند تا پروتئین‌های حاوی نیتروژن بیشتری داشته باشند.
یکی دیگر از تکنیک‌ها، تزریق باکتری‌های تثبیت نیتروژن به دانه‌ها است که می‌تواند تقریبا به هر گیاهی اعمال شود.
محققان تصمیم به جداسازی ژن‌های تثبیت نیتروژن در سیانوباکتری‌ها گرفتند. به طور خاص، آنها بر روی یک گونه شناخته شده به عنوان Cyanothece متمرکز شدند، که از یک ریتم روزانه برای فتوسنتز در طول روز استفاده می‌کند و در شب نیتروژن را جذب و تثبیت می‌کند.
این تیم مشخص کرد که کدام ژن‌ها مسئول این ساعت بیولوژیکی هستند و آنها را به یک گونه دیگر از سیانوباکتری‌ها پیوند زد تا ببینند آیا می‌توانند توانایی تنظیم نیتروژن را پیدا کنند یا خیر.
پس از حذف اکسیژن، که طی فتوسنتز تولید می‌شود و باعث تداخل با تثبیت نیتروژن و اضافه شدن 35 ژن جدید می‌شود، باکتری مهندسی شده قادر به اصلاح نیتروژن با سرعت حدود 2 درصد بیشتر است. این عدد چندان بزرگ نیست، اما یک شروع است.
هیمادری پاکراسی، پژوهشگر ارشد این مطالعه می‌گوید: این بدان معنی است که برنامه مهندسی کارآمد است. باید اعتراف کنم که این دستاورد، فراتر از انتظار من بود.
این تحقیق یک قدم به سوی هدف نهایی تیم، برای یافتن راهی برای مهندسی ژنتیک گیاهانی است که قادر به تثبیت نیتروژن هستند.
انجام این کار می‌تواند بازدهی محصولات را افزایش داده و نیاز به کود را کاهش دهد که در نهایت می‌تواند از نظر زیست‌محیطی، آلودگی آب‌ها و هزینه تولید را کاهش دهد.
این تحقیق در مجله mBio منتشر شده است.
نظر شما