Nhiệm vụ dài và sáng suốt để cung cấp nitơ cho cây trồng

Xem Thêm : Nơi tải xuống Windows 10, 8.1 và

Nếu cây trồng có thể cảm thấy ghen tị, nó sẽ dành cho các loại đậu. Cây đậu có một siêu năng lực. Hay chính xác hơn, họ dùng chung một cái. Họ đã phát triển các mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn xử lý nitơ trong khí quyển thành một dạng có thể sử dụng được cho các loài thực vật đó — một yếu tố cần thiết để xây dựng các mô, quang hợp và nói chung là sống khỏe mạnh. Đây được gọi là quá trình cố định nitơ. Nếu bạn nhìn vào rễ cây họ đậu, bạn sẽ thấy các nốt sần cung cấp cho các vi sinh vật cố định nitơ này làm nơi ở và thức ăn.

Các loại cây trồng khác — ngũ cốc như lúa mì, gạo và ngô — không có mối quan hệ cộng sinh sâu sắc như vậy, vì vậy người nông dân phải sử dụng một lượng lớn phân bón để cung cấp nitơ cần thiết cho cây trồng. Cái này rất đắt tiền. Và sản xuất phân bón không có lợi cho môi trường. Không dễ để biến nitơ trong khí quyển thành một dạng nitơ mà thực vật có thể tự hấp thụ. Nhà sinh vật học thực vật Angela Kent của Đại học Illinois Urbana-Champaign cho biết: “Cần rất nhiều năng lượng và áp suất thực sự cao và nhiệt độ cao. “Vi khuẩn thực hiện điều này ở nhiệt độ và áp suất xung quanh, vì vậy chúng khá đặc biệt. Trong khi năng lượng rẻ, chúng ta rất dễ lạm dụng phân đạm ”.

Thậm chí tệ hơn, một khi nó ở trên các cánh đồng, phân bón sẽ phun ra oxit nitơ, một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 300 lần so với khí cacbonic. Dòng chảy từ các cánh đồng cũng làm ô nhiễm các nguồn nước, dẫn đến sự nở hoa của tảo độc hại. Đây là một vấn đề đặc biệt tồi tệ ở vùng Trung Tây, nơi phân bón đổ ra sông Mississippi và chảy vào Vịnh Mexico, tạo ra những vụ nở hoa lớn vào mỗi mùa hè. Khi những loài tảo này chết đi, chúng sẽ hút oxy ra khỏi nước, giết chết bất kỳ sinh vật biển nào không may ở trong khu vực và tạo ra một vùng chết dưới nước khét tiếng có thể phát triển đến kích thước của New Jersey. Biến đổi khí hậu chỉ làm trầm trọng thêm vấn đề, vì ngay từ đầu, các vùng nước ấm hơn giữ ít oxy hơn.

Với tất cả những điều đó, các nhà khoa học từ lâu đã tìm cách giảm sự phụ thuộc của nông nghiệp vào phân bón bằng cách tạo cho cây ngũ cốc khả năng cố định nitơ của riêng chúng. Và với sự phát triển của công nghệ chỉnh sửa gen trong vài thập kỷ qua, nhiệm vụ đó đã và đang có nhiều tiến bộ. Tháng trước, trong Tạp chí Công nghệ Sinh học Thực vậtcác nhà nghiên cứu đã mô tả một bước đột phá với cây lúa, thiết kế nhà máy để tạo ra nhiều hợp chất hơn khuyến khích sự phát triển của màng sinh học, tạo ra một ngôi nhà ấm cúng cho vi khuẩn cố định nitơ, giống như cây họ đậu cung cấp nốt sần cho vi khuẩn đối tác của chúng.

Eduardo Blumwald, nhà sinh vật học thực vật tại Đại học California, Davis, người đồng ủy quyền cho bài báo mới cho biết: “Trong 30, 40 năm qua, con người đã cố gắng làm cho ngũ cốc hoạt động giống như các loại đậu. “Sự tiến hóa theo nghĩa đó là rất tàn khốc. Bạn không thể làm trong phòng thí nghiệm những gì đã mất hàng triệu triệu năm ”.

Vậy điều gì xảy ra với sự tàn nhẫn trong quá trình tiến hóa? Tại sao một số loài thực vật — như, chẳng hạn như dương xỉ sống — có thể cố định nitơ trong khi những loài khác không thể?

Không phải là các loài khác hoàn toàn không nhận được nitơ. Các loại cỏ ngũ cốc sử dụng nitơ đã có trong đất — nó đến từ phân động vật, cũng như tất cả sự sống đảo lộn trong đất. (Rất nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau xử lý nitơ trong khí quyển, không chỉ các loài cộng sinh của cây họ đậu.)