پژوهشی که اخیراً در Scientific Reports منتشر شده است، از یک فناوری بالقوه انقلابی پرده برداری کرده است که می تواند روش صد ساله انتقال نیتروژن به محصولات را متحول کند. این مطالعه مشترک، شامل دانشمندانی از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، دانشگاه پردو و Pivot Bio، شواهد پیشگامی را ارائه میکند که نشان میدهد میکروبهای ویرایششده ژنی میتوانند به طور موثر نیتروژن اتمسفر را تثبیت کرده و مستقیماً به محصولات غلات منتقل کنند.
در این مطالعه از نیتروژن با برچسب ایزوتوپی برای ردیابی سفر آن از هوا به کلروفیل در برگهای ذرت استفاده شد و تأیید کرد که نیتروژن توسط میکروبهای ویرایششده ژنی ثابت شده است. مطالعات میدانی بیشتر نشان داد که این میکروبها میتوانند مقدار نیتروژن قابل مقایسه با 40 پوند کود نیتروژن مصنوعی در هر هکتار را فراهم کنند و بازده محصول مشابهی را به دست آورند.
دکتر برونو باسو، استاد دانشگاه ایالتی میشیگان که در این مطالعه شرکت نداشت، پیچیدگی مدیریت سطوح نیتروژن در محصولات را به دلیل آب و هوای غیرقابل پیش بینی و شرایط مختلف خاک برجسته کرد. این پیچیدگی اغلب تطبیق دقیق عرضه مواد مغذی با تقاضای محصول را چالش برانگیز می کند.
دیازوتروف ها، نوعی باکتری که به طور طبیعی قادر به تبدیل نیتروژن اتمسفر به آمونیوم هستند، در فرآیندی که به عنوان تثبیت بیولوژیکی نیتروژن (BNF) شناخته می شود، مرکزی هستند. با این حال، دیازوتروف های سنتی خاک توانایی تثبیت نیتروژن خود را هنگامی که در مدت طولانی در معرض سطوح نیتروژن بالا قرار می گیرند، از دست می دهند، وضعیتی که در مزارع تحت درمان با کودهای مصنوعی رایج است.
محققان Pivot Bio با توسعه میکروبهای ویرایششده ژنی که به تثبیت نیتروژن حتی در محیطهای غنی از نیتروژن ادامه میدهند، بر این چالش غلبه کردهاند. دکتر Karsten Temme، مدیر ارشد نوآوری در Pivot Bio توضیح داد: «با ویرایشهای ژنی، ما میکروبها را نسبت به حضور نیتروژن در محیط اطرافشان کور میکنیم، و آنها را قادر میسازیم تا به تثبیت آمونیوم و تحویل مستقیم آن به سیستم ریشه محصول ادامه دهند.»
این توسعه بخشی از استراتژی گسترده تر Pivot Bio برای افزایش کارایی نیتروژن در کشاورزی و کاهش اثرات زیست محیطی کودهای مصنوعی است. آزمایشهای میدانی شامل طیف وسیعی از آزمایشهای ایزوتوپی تحت شرایط دنیای واقعی بود که قابلیت تثبیت نیتروژن میکروبهای ویرایششده توسط ژن را تأیید میکرد. نمونههای جمعآوریشده از مزارع مختلف نشان داد که جایگزینی کودهای نیتروژن سنتی با PROVEN® 40 Pivot Bio منجر به افزایش سطح نیتروژن در گیاهان در اوایل فصل بدون تأثیر بر عملکرد کلی شد.
به گفته دکتر Temme، پیامدهای این تحقیق قابل توجه است، زیرا نشان می دهد که کشاورزان می توانند اتکای خود به کودهای نیتروژن مصنوعی را بدون از بین بردن بهره وری محصول کاهش دهند. این پیشرفت نه تنها به نفع کشاورزان است، بلکه پتانسیل کاهش آلودگی زیست محیطی و کاهش ردپای کربن کشاورزی را نیز دارد.
