Anonim

Tanaman yang lapar bisa belajar satu atau dua hal dari bakteri pengikat nitrogen

Ilmu

Michael Irving

17 Juli 2018

2 gambar

Para peneliti telah merekayasa bakteri untuk menyerap nitrogen dari udara, dengan tujuan akhir mengembangkan tanaman yang dapat melakukan hal yang sama (Kredit: Smileus / Depositphotos)

Nitrogen adalah nutrisi penting bagi tanaman, dan meskipun ada banyak yang melayang di udara, mereka hanya bisa menariknya keluar dari tanah - maka kebutuhan akan pupuk buatan. Tapi sekarang, para peneliti di Washington University di St Louis telah merekayasa bakteri yang secara efisien dapat menghisap nitrogen dari udara, dan tujuan jangka panjangnya adalah untuk mengembangkan tanaman yang dapat melakukan hal yang sama.

Sekitar 78 persen dari atmosfer Bumi terdiri dari nitrogen, tetapi keluarga kacang-kacangan adalah salah satu dari sedikit tumbuhan yang dapat memanfaatkan sumber daya yang kaya (dikenal sebagai pengikat nitrogen). Sebagian besar bergantung pada penyerapan nutrisi melalui akarnya, tetapi tanah seringkali tidak tersedia, sehingga membutuhkan pupuk untuk disebarkan ke tanaman.

Mengembangkan tanaman yang pada dasarnya dapat "menyuburkan" diri mereka melalui udara dapat menjadi anugerah besar bagi pertanian dan lingkungan. Dalam penelitian baru-baru ini, para peneliti merekayasa tanaman kedelai untuk memiliki lebih banyak protein pembawa nitrogen, yang menendang tanaman menjadi terlalu panas. Teknik lain, menanamkan biji dengan bakteri pengikat nitrogen, bisa diterapkan ke hampir semua tanaman.

Bakteri serupa adalah fokus untuk studi baru. Para peneliti WUSTL berangkat untuk mengisolasi gen pengikat nitrogen di cyanobacteria. Secara khusus, mereka berfokus pada spesies yang dikenal sebagai Cyanothece, yang menggunakan ritme sirkadian untuk berfotosintesis di siang hari dan memperbaiki nitrogen di malam hari.

Tim menentukan gen mana yang bertanggung jawab atas jam biologis ini, dan menyambungkannya ke spesies cyanobacteria lainnya, Synechocystis, untuk melihat apakah gen itu dapat mengambil kemampuan pengikatan nitrogen. Dan tentu saja, itu benar.

Setelah penghilangan oksigen, yang dihasilkan melalui fotosintesis dan mengganggu fiksasi nitrogen, dan penambahan 35 gen baru, Synechocystis mampu memperbaiki nitrogen pada tingkat sekitar dua persen dari Cyanothece . Tidak bagus, tapi ini awal. Tapi bug meningkatkan permainan mereka ketika tim menghapus beberapa gen yang ditambahkan: dengan hanya 24 gen Cyanothece, memperbaiki nitrogen Synechocystis meningkat hingga lebih dari 30 persen dari tingkat Cyanothece .

"Ini berarti bahwa rencana teknik itu layak, " kata Himadri Pakrasi, pemimpin peneliti dalam penelitian ini. "Saya harus mengatakan, pencapaian ini di luar dugaan saya."

Penelitian ini merupakan langkah menuju tujuan akhir tim untuk menemukan cara untuk rekayasa genetika tanaman yang mampu memperbaiki nitrogen. Melakukan hal itu dapat meningkatkan hasil panen dan mengurangi kebutuhan akan pupuk, yang dapat menjadi mahal secara lingkungan untuk menghasilkan dan berbahaya setelah itu lenyap menjadi saluran air alami.

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal mBio .

Sumber: Universitas Washington di St Louis

Peneliti di tim, dari kiri: Himadri Pakrasi, Michelle Liberton, Deng Liu dan Maitrayee Bhattacharyya-Pakrasi (Credit: Joe Angeles / Washington University)

Para peneliti telah merekayasa bakteri untuk menyerap nitrogen dari udara, dengan tujuan akhir mengembangkan tanaman yang dapat melakukan hal yang sama (Kredit: Smileus / Depositphotos)

Direkomendasikan Pilihan Editor