Recenzowane badania opublikowane niedawno w Scientific Reports odsłoniły potencjalnie rewolucyjną technologię, która może zmienić stuletnią metodę dostarczania azotu do upraw. To wspólne badanie, w którym uczestniczyli naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin-Madison, Purdue University i Pivot Bio, przedstawia pionierskie dowody na to, że drobnoustroje poddane edycji genów mogą skutecznie wiązać azot atmosferyczny i przenosić go bezpośrednio na uprawy zbóż.
W badaniu wykorzystano azot znakowany izotopowo do prześledzenia jego podróży z powietrza do chlorofilu w liściach kukurydzy, potwierdzając, że azot został związany przez drobnoustroje poddane edycji genów. Badania terenowe wykazały ponadto, że te drobnoustroje mogą dostarczyć ilość azotu porównywalną do 40 funtów syntetycznego nawozu azotowego na akr, osiągając podobne plony.
Dr Bruno Basso, profesor Uniwersytetu Stanowego Michigan niezaangażowany w badanie, podkreślił złożoność zarządzania poziomem azotu w uprawach ze względu na nieprzewidywalną pogodę i zmienne warunki glebowe. Ta złożoność często utrudnia dokładne dopasowanie podaży składników odżywczych do zapotrzebowania upraw.
Diazotrofy, rodzaj bakterii naturalnie zdolnych do przekształcania azotu atmosferycznego w amon, odgrywają kluczową rolę w procesie znanym jako biologiczne wiązanie azotu (BNF). Jednak tradycyjne diazotrofy glebowe tracą zdolność wiązania azotu pod wpływem długotrwałego narażenia na wysokie stężenia azotu, co jest częstą sytuacją na polach traktowanych nawozami syntetycznymi.
Naukowcy z Pivot Bio pokonali to wyzwanie, opracowując drobnoustroje poddane edycji genów, które w dalszym ciągu wiążą azot nawet w środowiskach bogatych w azot. „Dzięki edycji genów oślepiamy drobnoustroje na obecność azotu w ich otoczeniu, umożliwiając im dalsze wiązanie amonu i dostarczanie go bezpośrednio do systemu korzeniowego roślin” – wyjaśnił dr Karsten Temme, dyrektor ds. innowacji w Pivot Bio.
Rozwój ten jest częścią szerszej strategii Pivot Bio mającej na celu zwiększenie wydajności azotu w rolnictwie i zmniejszenie wpływu nawozów syntetycznych na środowisko. Próby terenowe obejmowały szereg eksperymentów izotopowych w warunkach rzeczywistych, potwierdzając zdolność mikroorganizmów poddanych edycji genów do wiązania azotu. Próbki pobrane z różnych gospodarstw wykazały, że zastąpienie tradycyjnych nawozów azotowych PROVEN® 40 firmy Pivot Bio doprowadziło do wzrostu poziomu azotu w roślinach na początku sezonu, bez wpływu na ogólny plon.
Zdaniem dr Temme implikacje tych badań są znaczące, ponieważ sugerują, że rolnicy mogą zmniejszyć zależność od syntetycznych nawozów azotowych bez utraty wydajności upraw. Postęp ten nie tylko przynosi korzyści rolnikom, ale może również zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska i zmniejszyć ślad węglowy rolnictwa.
