转基因细菌可以给作物施肥并减少污染

华盛顿州立大学的研究人员利用一种无处不在的固氮土壤细菌——葡萄固氮杆菌(Azotobacter vinelandii)制造氨，并将其高浓度排出体外，将其转化为作物，取代传统化肥。

华盛顿州立大学生物化学研究所助理研究教授Florence Mus博士说:“我们提出了确凿的证据，证明释放的氨转移到了水稻植株中。”“我们独特的方法旨在为用定制细菌取代工业肥料的挑战提供新的解决方案。”

换句话说，这种方法可以减轻环境污染的一个主要来源。这项研究发表在美国微生物学会的《应用与环境微生物学》杂志上。

研究人员使用基因编辑技术改造A.vinlandii，使其产生恒定水平的氨，而不管细菌周围的环境条件如何，并以足够高的浓度排泄出氨，以有效地给作物施肥。

使用基因编辑技术代替将转基因插入文兰地弓根虫基因组，可以避免使开发过程变慢、更困难和更昂贵的监管要求。

这项研究的科学动机是为了更好地理解固氮——也就是说，作为氮循环的一部分，大气中的氮被吸收成有机化合物的化学过程。Mus说:“我们的工作有助于对固氮微生物模型中支撑基因表达的因素提供更完整、更基本的理解，并定义了导致葡萄弧菌氨排泄的生物化学。”

这项研究的实际动机是为了减少由于过量的氮肥被冲入水道而产生的主要水污染问题。这会导致藻类大量繁殖，耗尽氧气，杀死鱼类和其他水生生物，在湖泊、河流和广阔的海洋中形成“死亡区”。墨西哥湾北部的死亡区域占地近6400平方英里。

为此，研究人员正在设计细菌以稳定的速率产生氨。但他们希望能够设计出不同种类的a.v anlandii以不同的速率产生氨，以满足不同种类作物的需求。这将使所有产生的氨都被工厂利用，而不是最终被冲进水道。

Mus说:“在农业中成功广泛采用这些生物肥料将减少污染，为管理土壤中氮循环提供可持续的方式，降低生产成本，增加农民的利润空间，并通过改善土壤肥力来提高可持续粮食生产。”

参考:马志刚，王志刚，王志刚，等。葡萄固氮杆菌nifL突变体中铵排泄的遗传决定因素。应用Enviro Microbiol．0 (ja): AEM.01876-21。doi:10.1128 / AEM.01876-21

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