A gabonafélék történetének egyik legjelentősebb innovációját jelentheti az a kutatás, amelyet a Kaliforniai Egyetem (UC Davis) tudósai publikáltak a Plant Biotechnology Journal online felületén. A kutatócsoport CRISPR génszerkesztéssel olyan búzanövényt hozott létre, amely saját vegyületeinek kibocsátásával "aktiválja" a talaj nitrogénkötő baktériumait. Ezek a mikroorganizmusok képesek a légköri nitrogént olyan formává alakítani, amelyet a növény közvetlenül hasznosítani tud. A módszer alapelve egyszerű, mégis élettanilag komplex: nem a növény gyökereiben kell kialakítani a hüvelyesekre jellemző, alacsony oxigéntartalmú csomócskákat, hanem olyan környezetet kell teremteni, amelyben a baktériumok maguk képesek védett biofilmet építeni a nitrogénkötéshez elengedhetetlen, oxigénérzékeny nitrogénáz enzim számára.
A projekt vezetője, Eduardo Blumwald professzor és csapata több ezer növényi eredetű vegyületet vizsgált át, míg végül rábukkantak az apigenin nevű flavonra, amely nemcsak a búzában természetesen előforduló anyag, hanem kiváló biofilm-képző baktériumokat támogató molekula is. A génszerkesztés révén a módosított növény a szokásosnál jóval több apigenint termel, amelyet feleslegként gyökerein keresztül a talajba juttat. A környezet így alkalmasabbá válik a nitrogénkötéshez szükséges mikrobiális tevékenység számára, és a búza kisebb műtrágyaadag mellett is magasabb hozammal képes teremni.
A fejlesztés hatása különösen ott lehet látványos, ahol a gazdálkodók eddig nem jutottak kellő mennyiségű műtrágyához. Blumwald szerint a világ számos fejlődő régiójában a kisgazdaságok egyszerűen nem engedhetik meg maguknak a nitrogénalapú tápanyagok megvásárlását, így a terméshozam sokszor alacsony, a talaj romlik, a családok pedig nehéz helyzetbe kerülnek. "Afrikában az emberek nem használnak műtrágyát, mert nincs pénzük, és a gazdaságok kicsik, legfeljebb hat-nyolc hektár nagyságúak. Képzelje el, hogy olyan növényeket termeszt, amelyek stimulálják a talajban élő baktériumokat, hogy azok természetes módon előállítsák a növények számára szükséges műtrágyát. Ez hatalmas különbség!" - fogalmazott a kutató.
A mezőgazdasági műtrágyahasználat globálisan is hatalmas terhet jelent: a világ évente több százmillió tonna nitrogénalapú műtrágyát állít elő, a növények azonban ennek csupán 30-50 százalékát hasznosítják. A maradék a talajvízbe jutva súlyos környezeti károkat okoz, oxigénhiányos "holt zónákat" hoz létre a folyók és tengerek torkolatainál, vagy a talajban nitrogén-dioxid formájában erős üvegházhatású gázként kerül a légkörbe. Az élettani eredmény tehát nemcsak agronómiai szempontból jelentős, hanem a környezetvédelmi kihívások egy részére is ígéretes választ adhat.
A módszer gazdasági vonatkozásai szintén figyelemre méltók. Az Egyesült Államok mezőgazdasága 2023-ban közel 36 milliárd dollárt költött műtrágyára, és mintegy 500 millió holdnyi területet borítanak gabonafélék. "Képzeljük el, ha 10%-kal csökkenthetnénk a földeken felhasznált műtrágya mennyiségét... Ez évente több mint egymilliárd dollár megtakarítást jelentene" - mutatott rá Blumwald, hangsúlyozva, hogy még konzervatív becslés mellett is hatalmas a megtakarítási potenciál.
Ha a technológia a búzánál és a korábban már sikerrel tesztelt rizsnél is működőképesnek bizonyul, a következő cél a kukorica és más vezető cereáliák lehetnek. Egy ilyen léptékű változás átrendezheti a globális élelmiszertermelést, új lehetőségeket teremtve a fenntartható, környezetkímélő és gazdaságos növénytermesztés számára.
