CRISPR-hvede reducerer behovet for kunstgødning markant
Forskere fra University of California, Davis har udviklet en ny type hvede, der selv stimulerer dannelsen af sin egen gødning. Ved hjælp af CRISPR-teknologi har de ændret plantens evne til at udskille et naturligt stof, som fremmer kvælstoffiksering i jorden.
Den nye metode bygger ikke på at skabe rodknolde som bælgplanter, men på at manipulere hvedens udskillelse af flavonet apigenin. Dette stof understøtter udviklingen af biofilm omkring jordbakterier, som gør det muligt for dem at omdanne atmosfærisk kvælstof til en form, planterne kan optage. Resultatet er, at hveden kan trække på naturligt fikseret kvælstof uden brug af ekstern gødning.
Teknikken blev offentliggjort i Plant Biotechnology Journal og repræsenterer en alternativ tilgang til tidligere mislykkede forsøg på at få kornsorter til at danne aktive rodknolde. Professor Eduardo Blumwald, som leder forskningsgruppen, udtalte: “Vi sagde, at placeringen af de kvælstoffikserende bakterier ikke er vigtig, så længe det fikserede kvælstof når planten, og planten kan bruge det.”
I forsøgsrækker producerede den genredigerede hvede højere udbytte under meget lave mængder kvælstofgødning sammenlignet med kontrolplanter. Forskerne testede 2.800 plantekemikalier og identificerede 20, der kunne fremme bakteriernes evne til at danne biofilm. Af disse blev apigenin udvalgt på baggrund af sin høje effektivitet i stimulering af de ønskede bakterier.
Landmænd i USA brugte ifølge U.S. Department of Agriculture næsten 36 milliarder dollars på gødning alene i 2023. Med 500 millioner acres korn i omløb, vurderes det, at en 10% reduktion i gødningsforbruget kan betyde årlige besparelser på over en milliard dollars. Det giver potentiale for markante økonomiske gevinster og miljømæssige fordele globalt.
En vigtig deduktion ud fra denne forskning er, at CRISPR-teknologi ikke blot kan tilpasse planters egen stofproduktion, men indirekte ændre interaktioner med jordens mikrobielle liv. Dette udvider perspektivet for planteforædling fra at fokusere på selve planten til at inkludere hele jordmiljøets økosystem.
Udover USA kan teknologien være særligt nyttig i lavindkomstlande, hvor småbønder ofte ikke har adgang til kommerciel gødning. Professor Blumwald understregede, at i dele af Afrika er gårde ofte mindre end 2,5 hektar, og de økonomiske ressourcer er begrænsede. En selvstimulerende afgrøde kan derfor være et vendepunkt for fødevaresikkerhed i disse regioner.
Forskningen blev støttet af Bayer Crop Science og Will Lester Endowment. Universitetet har indgivet patentansøgning på teknologien, som nu afventer behandling. Udviklingen bygger videre på lignende succeser med ris, og arbejdet udvides nu til flere kornsorter for at øge den globale anvendelighed.
Forskningens langsigtede konsekvenser kan være en reduktion i kvælstofforurening, som i 2020 nåede over 800 millioner tons globalt ifølge FAO. Med planter, der effektivt udnytter luftens kvælstof, kan miljøpåvirkningen af moderne landbrug reduceres, samtidig med at udbyttet opretholdes eller forbedres.
Kilde: University of California – Davis
Ofte stillede spørgsmål
Hvordan stimulerer apigenin kvælstoffiksering?
Apigenin fremmer biofilm omkring jordbakterier, som skaber iltfattige forhold nødvendige for enzymet nitrogenase til at fiksere kvælstof.
Kan denne metode bruges på andre kornsorter?
Ja, forskerne har haft succes med ris og arbejder nu på at tilpasse teknologien til flere store kornsorter.
Hvilke miljømæssige fordele kan opnås?
Mindsket brug af kunstgødning reducerer udledning af drivhusgasser og forhindrer forurening af vandmiljøer med overskydende kvælstof.
