البكتيريا المهندسة قد تساعد النباتات المستقبلية على تخصيب نفسها

لعقود من الزمن، كان النمو السكاني المتزايد باستمرار سببا في جعل الناس يشعرون بالقلق بشأن استدامة كوكبنا على المدى الطويل. ولعل القلق الأكبر؟ أفضل طريقة لإطعام الجميع. وللبحث عن حل لهذه المشكلة، ظل علماء من جامعة واشنطن في سانت لويس يبحثون عن وسيلة يمكن من خلالها للنباتات أن تفعل ذلك إنشاء الأسمدة الخاصة بهم. قد يعني هذا الاختراق أن المزارعين لن يضطروا بعد الآن إلى شرائه ونشره يدويًا على محاصيلهم حتى يتمكنوا من النمو.

يتضمن حلهم المبتكر بكتيريا معدلة وراثيًا قادرة على سحب الأسمدة من الهواء الرقيق. ونظرًا لأن النيتروجين المتوفر بيولوجيًا يعد عنصرًا غذائيًا بالغ الأهمية لإنتاجية المحاصيل، فقد يتحول هذا إلى تغيير لقواعد اللعبة الزراعية.

"الحل طويل الأمد والمستدام سيكون تثبيت النباتات للنيتروجين الخاص بها" هيمادري باكراسيوقال أستاذ في قسم علم الأحياء في الآداب والعلوم لـ Digital Trends. "الطاقة المطلوبة يمكن أن تأتي من الشمس عن طريق عملية التمثيل الضوئي. ومع ذلك، يتم تحفيز تثبيت النيتروجين البيولوجي في البكتيريا بواسطة النيتروجيناز، وهو إنزيم تسمم بالأكسجين، وهو نتاج عملية التمثيل الضوئي. الخبر المثير من دراستنا هو أننا تمكنا من هندسة النيتروجين الوظيفي في البكتيريا الزرقاء التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي وتنتج الأكسجين أيضًا. وهذه خطوة مهمة نحو هندسة المحاصيل المثبتة للنيتروجين في المستقبل.

في دراستهم، تمكن الباحثون من عزل الجينات في البكتيريا الزرقاء التي تسمى cyanothece، والتي تقوم بعملية التمثيل الضوئي أثناء النهار ويستخدم النيتروجين لتكوين الكلوروفيل لعملية التمثيل الضوئي أثناء الليل، ثم يقوم بدمجها في نوع آخر من النباتات. البكتيريا الزرقاء. ونتيجة لذلك، أصبح هذا النوع الجديد من البكتيريا الزرقاء قادرًا أيضًا على سحب النيتروجين من الهواء. وفي حين أن العمل لا يزال في مرحلة مبكرة نسبيًا، إلا أنهم يأملون أن تكون النتيجة النهائية هي تطبيق هذه النتائج لإنشاء محطات تثبيت النيتروجين.

وقال بكراسي: "إن هندسة محطات تثبيت النيتروجين تمثل تحدياً كبيراً في الزراعة، وسوف يستغرق الأمر بعض الوقت لتحقيق هذا الحلم". "بالتعاون مع علماء النبات الآخرين، سنحاول بعد ذلك محاكاة نهجنا الهندسي للبكتيريا الزرقاء في النباتات الوعائية."

تم نشر ورقة بحثية تصف العمل بعنوان "نشاط التثبيت الهندسي للنيتروجين في صورة ضوئية أوكسجينية". نشرت مؤخرا في مجلة mBio.

توصيات المحررين

• يمكن للنباتات المعدلة وراثيا أن تساعد في الوصول إلى جذور تغير المناخ

ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.