Thiết kế gene các chủng vi khuẩn để bón phân cho cây trồng

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Washington đã thiết kế các chủng vi khuẩn đất cố định đạm phổ biến ở khắp nơi Azotobacter vinelandii để sản xuất amoniac và bài tiết ở nồng độ cao, chuyển NH3 vào cây trồng thay cho phân bón hóa học thông thường.

Phương thức tiếp cận mới làm giảm thiểu một nguồn ô nhiễm môi trường lớn trong nông nghiệp. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Ứng dụng và Vi sinh Môi trường của Hiệp hội Vi sinh vật Mỹ.

TS Florence Mus, trợ lý giáo sư nghiên cứu, Viện Hóa học Sinh học, Đại học Bang Washington cho biết, đã có những bằng chứng thuyết phục, amoniac do vi khuẩn thải ra được chuyển đến cây lúa. Phương thức tiếp cận độc đáo này nhằm mục đích cung cấp những giải pháp mới nhằm thay thế phân bón công nghiệp bằng vi khuẩn tùy chỉnh.

Nhóm nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gene để thiết kế Azotobacter vinlandii, cho phép sản xuất amoniac ở mức không đổi bất kể điều kiện môi trường xung quanh và bài tiết ở nồng độ đủ cao để bón phân hiệu quả cho cây trồng.

Sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gene thay cho việc đưa gene chuyển (gene tiến hóa di truyền) vào bộ gene Azotobacter vinlandii cho phép tránh những yêu cầu quy định khiến quá trình phát triển chậm, khó khăn và tốn kém hơn.

Các nhà nghiên cứu đã làm rõ hơn quá trình cố định nitơ, những quá trình hóa học mà nitơ trong khí quyển được đồng hóa thành những hợp chất hữu cơ như một phần của chu trình nitơ tự nhiên.

Mục tiêu thực tế của nghiên cứu là giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng, phát sinh khi phân bón nitơ dư thừa thấm vào đất, cuốn trôi vào nguồn nước, ao hồ. Tình trạng này gây hiện tượng tảo nở hoa làm cạn kiệt oxy trong nước, giết chết cá và các sinh vật sống dưới nước, tạo ra các "vùng chết" trong các hồ, sông và những khu vực rộng lớn trên biển, đại dương. Vùng chết phía bắc Vịnh Mexico rộng gần 6.400 dặm vuông.

Để đạt được mục tiêu này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế vi khuẩn sản xuất amoniac với tốc độ ổn định. Nhưng các nhà khoa học lên kế hoạch thiết kế các nhóm Azotobacter vinlandii khác nhau, sản xuất amoniac với tỷ lệ khác nhau, phù hợp với nhu cầu của các loài cây trồng. Giải pháp này cho phép cây trồng sử dụng tất cả amoniac tạo ra chứ khộng bị cuốn trôi vào nguồn nước.

Mở rộng áp dụng rộng rãi các loại phân bón sinh học này vào nông nghiệp sẽ giảm thiểu ô nhiễm, cung cấp các phương thức bền vững quản lý chu trình nitơ trong đất, hạ giá thành sản phẩm, tăng tỷ suất lợi nhuận cho nông dân. Đặc biệt là phát triển sản xuất lương thực bền vững và cải thiện độ phì nhiêu của đất.

(Theo khoahocdoisong.vn)