محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن سویه‌هایی از باکتری موجود در خاک Azotobacter vinelandii که در همه‌جا تثبیت‌کننده نیتروژن است را برای تولید آمونیاک و دفع آن در غلظت‌های بالا و انتقال آن به گیاهان زراعی به‌جای کودهای شیمیایی معمولی مهندسی کرده‌اند.
دکتر فلورانس موس، استادیار پژوهشی موسسه شیمی بیولوژیکی دانشگاه ایالتی واشنگتن، گفت: «ما شواهد قطعی ارائه کردیم مبنی بر اینکه آمونیاک آزادشده به گیاه برنج منتقل می‌شود. هدف رویکرد منحصربه‌فرد ما، ارائه راه‌حل‌های جدید برای چالش جایگزینی کودهای صنعتی با باکتری‌های سفارشی است.»
به‌عبارت‌دیگر، این رویکرد می‌تواند منبع اصلی آلودگی محیط‌زیست را کاهش دهد.
این تحقیق در Applied and Environmental Microbiology، مجله انجمن آمریکایی میکروبیولوژی منتشرشده است.
محققان از فن‌های ویرایش ژن برای مهندسی A. vinelandii برای تولید آمونیاک در سطح ثابت، بدون توجه به شرایط محیطی اطراف باکتری و دفع آن در غلظت‌های کافی برای بارورسازی مؤثر محصولات استفاده کردند.
استفاده از فن‌های ویرایش ژن به‌جای قرار دادن ژن‌های ترا ریخته در ژنوم A. vinelandii اجازه می‌دهد از الزامات نظارتی اجتناب شود که روند توسعه را کند تر، دشوارتر و گران‌تر می‌کرد.
انگیزه علمی این تحقیق علاقه به درک بهتر تثبیت نیتروژن بود؛ یعنی فرآیندهای شیمیایی که توسط آن نیتروژن اتمسفر به ترکیبات آلی به‌عنوان بخشی از چرخه نیتروژن جذب می‌شود.
موس می‌گوید: «کار ما به ارائه درک کامل‌تر و اساسی از عواملی که بیان ژن را در یک میکروارگانیسم تثبیت‌کننده نیتروژن مدلی تشکیل می‌دهند کمک می‌کند و بیوشیمی را که باعث دفع آمونیاک در A. vinelandii می‌شود، تعریف می‌کند. »
انگیزه عملی این تحقیق کاهش مشکلات عمده آلودگی آب بود که هنگام شسته شدن کود نیتروژن اضافی به آبراهه‌ها ایجاد می‌شود. این موضوع باعث شکوفایی جلبکی می‌شود که اکسیژن را کاهش می‌دهد و ماهی‌ها و دیگر آبزیان را از بین می‌برد و «مناطق مرده» را در دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و گستره‌های اقیانوس ایجاد می‌کند.
به‌عنوان‌مثال منطقه مرده در شمال خلیج مکزیک نزدیک به ۱۶۶۰ کیلومترمربع را در برمی‌گیرد.
برای این منظور، محققان در حال طراحی باکتری‌ها برای تولید آمونیاک با سرعت ثابت هستند و آن‌ها انتظار دارند که بتوانند گروه‌های مختلف A.vinelandii را برای تولید آمونیاک با نرخ‌های متفاوت و متناسب با نیاز گونه‌های مختلف گیاهان زراعی طراحی کنند.
این روند اجازه می‌دهد تا تمام آمونیاک تولیدشده توسط گیاهان مورداستفاده قرار گیرد، نه اینکه در آبراه‌ها شسته شود.
موس همچنین اضافه می‌کند: «استفاده گسترده موفق از این کودهای زیستی برای کشاورزی، آلودگی را کاهش می‌دهد، راه‌های پایداری برای مدیریت چرخه نیتروژن در خاک ارائه می‌کند، هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد و حاشیه سود را برای کشاورزان افزایش می‌دهد و با بهبود حاصلخیزی خاک، تولید غذای پایدار را افزایش می‌دهد.»
منبع: Engineered bacterial strains could fertilize crops, reduce waterways pollution
