Dem Traum von der Züchtung einer selbstbefruchtenden Pflanze einen Schritt näher

Dünger braucht viel Energie, um zu produzieren, von Pflanzen ineffizient aufgenommen wird, und Abfluss kann Wasserwege verschmutzen. Aber was wäre, wenn Pflanzen einfach ihren eigenen Dünger produzieren könnten? Diese Frage versuchen unzählige Wissenschaftler zu beantworten. und neue Forschungsergebnisse der Washington University in St. Louis haben diesem Ziel einen großen Schritt näher gebracht.

Einer der vielversprechendsten Wege in diesem Bereich sind die sogenannten stickstofffixierenden Bakterien. Der Hauptbestandteil der meisten Düngemittel ist Stickstoff, welche Pflanzen wachsen müssen. Stickstoff ist überall in der Erdatmosphäre, aber die Pflanzen benötigen zusätzliche Hilfe, um sie zu ergreifen und in eine Form umzuwandeln, die die Pflanzen verwenden können. Die Verarbeitung zur Nutzbarmachung von Stickstoff wird als „Stickstofffixierung“ bezeichnet. “ und es wird hauptsächlich von Bakterien gemacht. Es gibt viele Bakterien im Boden, die dies tun, Stickstoff zum Aufsaugen der Pflanzen produzieren, Aber moderne Nutzpflanzen sind so stickstoffhungrig, dass die Bakterien nicht mithalten können und ihre Bemühungen durch Stickstoffdünger ergänzt werden müssen.

Bodenbakterien haben den Vorteil, ihren Stickstoff ohne Einmischung von Sauerstoff zu fixieren, deren Vorhandensein diese Anstrengung normalerweise beeinträchtigen würde. Es gibt eine Art von Bakterium, Cyanothece, die es schafft, sowohl Photosynthese durchzuführen als auch Stickstoff zu fixieren.

Wie macht Cyanothece das? Die Forscher fanden heraus, dass das Bakterium nach einem circadianen Rhythmus arbeitet. genauso wie Menschen. Es führt tagsüber Photosynthese durch, und atmet dann den Sauerstoff aus, so dass es nachts Stickstoff fixieren kann. Der nächste Schritt war zu sehen, ob diese Fähigkeit erfolgreich auf andere Organismen übertragen werden kann.

Sie haben es erfolgreich geschafft, einige der Gene von Cyanothece zu nehmen und sie in ein Bakterium zu stecken, das von Natur aus nicht die Fähigkeit besitzt, Stickstoff zu binden. Dank des Verständnisses des zirkadianen Rhythmus, Sie hatten Erfolg und endeten mit einem wichtigen ersten Schritt zur Selbstbefruchtung von Pflanzen:einem Organismus, der gentechnisch verändert wurde, um Stickstoff zu fixieren.

„Stickstofffixierende Anlagen zu entwickeln ist eine große Herausforderung in der Landwirtschaft und es wird einige Zeit dauern, diesen Traum zu verwirklichen. In Zusammenarbeit mit anderen Pflanzenwissenschaftlern Wir werden als nächstes versuchen, unseren Ansatz zur Entwicklung von Cyanobakterien in Gefäßpflanzen zu emulieren, “ schreibt Himadri Pakrasi, der Hauptautor der Studie, in einer E-Mail. Aber hey, wenn Wissenschaftler diese Fähigkeit einigen zufälligen Bakterien verleihen können, warum nicht mais?