Seit Jahrzehnten bereitet das stetig steigende Bevölkerungswachstum den Menschen Sorgen um die langfristige Nachhaltigkeit unseres Planeten. Vielleicht die größte Sorge? Wie man alle am besten ernährt. Auf der Suche nach einer Lösung für dieses Problem haben Wissenschaftler der Washington University in St. Louis nach einem Mittel gesucht, mit dem Pflanzen dies können stellen Sie ihren eigenen Dünger her. Ein solcher Durchbruch könnte bedeuten, dass Landwirte es nicht mehr kaufen und manuell auf ihre Pflanzen auftragen müssten, damit diese wachsen.
Ihre innovative Lösung beinhaltet ein gentechnisch verändertes Bakterium, das in der Lage ist, Dünger aus der Luft zu ziehen. Da bioverfügbarer Stickstoff ein entscheidender Nährstoff für die Pflanzenproduktivität ist, könnte sich dies als bahnbrechend für die Landwirtschaft erweisen.
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„Eine langfristige und nachhaltige Lösung wird darin bestehen, dass die Pflanzen ihren eigenen Stickstoff binden.“ Himadri Pakrasi, Professor an der Fakultät für Biologie in den Künsten und Wissenschaften, sagte gegenüber Digital Trends. „Die benötigte Energie kann durch Photosynthese von der Sonne stammen. Allerdings wird die biologische Stickstofffixierung in Bakterien durch Nitrogenase katalysiert, ein Enzym, das durch Sauerstoff, das Produkt der Photosynthese, vergiftet wird. Die aufregende Neuigkeit unserer Studie ist, dass es uns gelungen ist, funktionelle Nitrogenase in Cyanobakterien zu entwickeln, die Photosynthese durchführen und auch Sauerstoff produzieren. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung stickstofffixierender Pflanzen in der Zukunft.“
Für ihre Studie konnten die Forscher Gene in einem Cyanobakterium namens Cyanothece isolieren, das währenddessen Photosynthese durchführt Tagsüber nutzt es Stickstoff, um Chlorophyll für die Photosynthese während der Nacht zu erzeugen und es dann in eine andere Art von Chlorophyll zu spalten Cyanobakterien. Dadurch war diese neue Art von Cyanobakterien auch in der Lage, Stickstoff aus der Luft zu ziehen. Obwohl sich die Arbeiten noch in einem relativ frühen Stadium befinden, hoffen sie, dass das Endergebnis darin bestehen wird, diese Erkenntnisse zur Schaffung stickstofffixierender Pflanzen anzuwenden.
„Die Entwicklung von Stickstofffixierungsanlagen ist eine große Herausforderung in der Landwirtschaft, und es wird einige Zeit dauern, bis dieser Traum verwirklicht wird“, sagte Pakrasi. „In Zusammenarbeit mit anderen Pflanzenwissenschaftlern werden wir als nächstes versuchen, unseren Cyanobakterien-Engineering-Ansatz in Gefäßpflanzen nachzuahmen.“
Ein Artikel, der die Arbeit beschreibt, „Engineering Nitrogen Fixation Activity in an Oxygenic Phototroph“, war kürzlich in der Zeitschrift mBio veröffentlicht.
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