I en studie publicerad iProceedings of the National Academy of Sciences, forskare från Utah State University och deras internationella kollegor har avslöjat nya rön som avsevärt skulle kunna främja den genetiska ingenjörskonsten av kvävefixering i livsmedelsgrödor. Teamet, ledd av biokemisterna Lance Seefeldt och Zhi-Yong Yang, upptäckte en strömlinjeformad metod som involverade bara sju nyckelgener som gör det möjligt för spannmålsgrödor som majs och ris att omvandla atmosfäriskt kväve till användbara näringsämnen.
Historiskt sett har kväve, som är avgörande för växttillväxt, tillförts genom syntetiska gödselmedel, en metod som är starkt beroende av Haber-Bosch-processen som utvecklades för över ett sekel sedan. Även om den är effektiv för att öka den globala livsmedelsproduktionen, kräver denna process avsevärda fossila bränslen och har ett betydande miljöavtryck. Däremot kan grödors förmåga att fixera kväve från luften med enbart solljus dramatiskt minska behovet av kemiska gödningsmedel och minska associerade koldioxidutsläpp.
Seefeldt och Yang, som arbetar med forskare från Polytechnic University of Madrid och Carnegie Mellon University, fokuserade på att integrera kvävefixerande gener i växters mitokondrier och kloroplaster. Detta tillvägagångssätt skulle göra det möjligt för växter att producera gödningsmedel självständigt, vilket potentiellt förändrar jordbruksmetoder, särskilt i regioner som Afrika söder om Sahara, där tillgången till syntetiska gödselmedel är begränsad.
Genombrottet sträcker sig också till rymdjordbruk, som stödjer långvariga uppdrag och potentiella koloniseringsinsatser genom att tillhandahålla en hållbar metod för att odla grödor i utomjordiska miljöer.
När världen brottas med de dubbla utmaningarna klimatförändringar och växande efterfrågan på mat erbjuder denna forskning en lovande väg mot mer hållbara och motståndskraftiga jordbrukssystem. Teamets pågående arbete strävar efter att ytterligare förfina de genetiska kombinationer som är nödvändiga för effektiv kvävefixering i växter, i syfte att iscensätta en fullständig symfoni av genetisk aktivitet för optimal näringssyntes.
