El Dr. Eduardo Blumwald (dreta) i el doctor Akhilesh Yadav, i altres membres del seu equip de la Universitat de Califòrnia, Davis, van modificar l'arròs per estimular els bacteris del sòl a produir més nitrogen que les plantes poden utilitzar. [Trina Kleist/UC Davis]
Els investigadors van utilitzar CRISPR per dissenyar l'arròs per tal d'incentivar els bacteris del sòl a fixar el nitrogen necessari per al seu creixement. Les troballes podrien reduir la quantitat de fertilitzant nitrogenat necessari per cultivar, estalviant als agricultors nord-americans milers de milions de dòlars cada any i beneficiant el medi ambient en reduir la contaminació per nitrogen.
«Les plantes són fàbriques de productes químics increïbles», va dir el Dr. Eduardo Blumwald, professor distingit de ciències vegetals a la Universitat de Califòrnia, Davis, que va dirigir l'estudi. El seu equip va utilitzar CRISPR per millorar la descomposició de l'apigenina en l'arròs. Van descobrir que l'apigenina i altres compostos causen la fixació del nitrogen bacterià.
El seu treball es va publicar a la revista Plant Biotechnology (“La modificació genètica de la biosíntesi de flavonoides d'arròs millora la formació de biofilms i la fixació biològica del nitrogen pels bacteris fixadors de nitrogen del sòl”).
El nitrogen és essencial per al creixement de les plantes, però les plantes no poden convertir directament el nitrogen de l'aire en una forma que puguin utilitzar. En canvi, les plantes depenen de l'absorció de nitrogen inorgànic, com l'amoníac, produït pels bacteris del sòl. La producció agrícola es basa en l'ús de fertilitzants que contenen nitrogen per augmentar la productivitat de les plantes.
«Si les plantes poden produir productes químics que permeten als bacteris del sòl fixar el nitrogen atmosfèric, podem dissenyar plantes per produir més d'aquests productes químics», va dir. «Aquests productes químics estimulen els bacteris del sòl a fixar el nitrogen i les plantes utilitzen l'amoni resultant, reduint així la necessitat de fertilitzants químics».
L'equip de Broomwald va utilitzar anàlisis químiques i genòmica per identificar compostos en plantes d'arròs (apigenina i altres flavonoides) que milloren l'activitat fixadora de nitrogen dels bacteris.
Després van identificar vies per produir els productes químics i van utilitzar la tecnologia d'edició genètica CRISPR per augmentar la producció de compostos que estimulen la formació de biofilms. Aquests biofilms contenen bacteris que milloren la transformació del nitrogen. Com a resultat, l'activitat fixadora de nitrogen dels bacteris augmenta i la quantitat d'amoni disponible per a la planta augmenta.
«Les plantes d'arròs millorades van mostrar un major rendiment en gra quan es van cultivar en condicions limitades de nitrogen al sòl», van escriure els investigadors a l'article. «Els nostres resultats donen suport a la manipulació de la via de biosíntesi de flavonoides com a forma d'induir la fixació biològica del nitrogen en els grans i reduir el contingut de nitrogen inorgànic. Ús de fertilitzants. Estratègies reals».
Altres plantes també poden utilitzar aquesta via. La Universitat de Califòrnia ha sol·licitat una patent per a la tecnologia i actualment l'està esperant. La investigació va ser finançada per la Fundació Will W. Lester. A més, Bayer CropScience dóna suport a futures investigacions sobre aquest tema.
«Els fertilitzants nitrogenats són molt i molt cars», va dir Blumwald. «Qualsevol cosa que pugui eliminar aquests costos és important. D'una banda, és una qüestió de diners, però el nitrogen també té efectes nocius sobre el medi ambient».
La majoria dels fertilitzants aplicats es perden i s'infiltren al sòl i a les aigües subterrànies. El descobriment de Blumwald podria ajudar a protegir el medi ambient reduint la contaminació per nitrogen. «Això podria proporcionar una pràctica agrícola alternativa sostenible que reduiria l'ús d'excés de fertilitzants nitrogenats», va dir.