Các chủng vi khuẩn được biến đổi gien có thể bón phân cho cây trồng, giảm ô nhiễm nguồn nước

Tiến sĩ Florence Mus, Viện Hóa học Sinh học, Đại học Bang Washington, cho biết: “Chúng tôi đã trình bày bằng chứng thuyết phục rằng amoniac thải ra được chuyển đến cây lúa. Cách tiếp cận độc đáo của chúng tôi nhằm mục đích cung cấp các giải pháp mới cho thách thức thay thế phân bón công nghiệp bằng vi khuẩn tùy chỉnh”.

Nói cách khác, cách tiếp cận này có thể giảm thiểu một nguồn ô nhiễm môi trường chính. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Ứng dụng và Vi sinh Môi trường, một tạp chí của Hiệp hội Vi sinh vật Hoa Kỳ.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gien để thiết kế vi khuẩn A.vinlandii sản xuất amoniac ở mức không đổi, bất kể điều kiện môi trường xung quanh vi khuẩn và bài tiết nó ở nồng độ đủ cao để bón phân hiệu quả cho cây trồng.

Việc sử dụng các kỹ thuật chỉnh sửa gien thay cho việc đưa gien chuyển vào bộ gien A.vinlandii đã cho phép tránh được các yêu cầu, quy định có thể làm cho quá trình này chậm hơn, khó khăn hơn và tốn kém hơn.

Động lực khoa học cho nghiên cứu là nỗ lực hiểu rõ hơn về quá trình cố định nitơ - nghĩa là, các quá trình hóa học mà nitơ trong khí quyển được đồng hóa thành các hợp chất hữu cơ như một phần của chu trình nitơ. Mus cho biết: “Công trình của chúng tôi giúp cung cấp hiểu biết cơ bản, đầy đủ hơn về các yếu tố làm nền tảng cho sự biểu hiện gien ở một vi sinh vật cố định nitơ và xác định cơ chế sinh hóa dẫn đến bài tiết amoniac ở A.vinelandii”.

Động lực thực tế cho nghiên cứu là để giảm các vấn đề ô nhiễm nước nghiêm trọng phát sinh khi phân bón nitơ dư thừa bị cuốn trôi vào các đường nước. Điều này gây ra hiện tượng tảo nở hoa làm cạn kiệt oxy, giết chết cá và các sinh vật sống dưới nước khác, tạo ra “vùng chết” trong các hồ, sông và các vùng rộng lớn của đại dương. Vùng chết ở phía bắc Vịnh Mexico rộng gần 6.400 dặm vuông.

Để đạt được mục tiêu này, các nhà nghiên cứu đang tạo nên vi khuẩn sản xuất amoniac với tốc độ ổn định. Nhưng họ mong đợi có thể thiết kế các nhóm A.vinlandii khác nhau để sản xuất amoniac với tỷ lệ khác nhau để phù hợp với nhu cầu của các loài cây trồng khác nhau. Điều này sẽ cho phép tất cả amoniac tạo ra được sử dụng cho các cây trồng, thay vì bị cuốn trôi vào các dòng nước.

Mus cho biết: “Việc áp dụng rộng rãi các loại phân bón sinh học này vào nông nghiệp sẽ giảm thiểu ô nhiễm, cung cấp các cách thức bền vững để quản lý chu trình nitơ trong đất, hạ giá thành sản xuất và tăng tỷ suất lợi nhuận cho nông dân và tăng cường sản xuất lương thực bền vững bằng cách cải thiện độ phì nhiêu của đất”.