近日，加州大学戴维斯分校研究团队找到了一种方法来减少种植谷类作物所需的氮肥量。这一发现每年可为美国农民节省数十亿美元的化肥成本，同时也有益于环境。
研究团队使用化学筛选和基因组学来鉴定水稻植物中增强细菌固氮活性的化合物，并确定了产生化学物质的途径，这些化合物可以刺激土壤中固氮细菌中生物膜的形成，并促进植物组织的细菌定植。生物膜的形成保护了细菌固氮酶，促进了根-固氮菌的相互作用和根的定殖，从而实现了有效的生物固氮。
团队进行化学筛选以鉴定在 Gluconacetobacter diazotrophicus 中诱导生物膜形成的化合物并证明芹菜素和其他黄酮可诱导细菌生物膜合成。然后，使用基于 CRISPR 的基因编辑来修改水稻中的黄酮生物合成途径，产生富含芹菜素的水稻植物，将芹菜素挤出到根际。在限制土壤氮的条件下，生物膜会使谷物产量增加。生物膜还通过富集根内以及根平面和根际的固氮菌募集来改变根微生物组结构，并在有限的氮土壤条件下增加谷物产量。
研究人员表示，当在有限的土壤氮条件下生长时，改良的水稻植物显示出增加的谷物产量。本研究结果支持黄酮生物合成途径的操纵，作为诱导谷物生物固氮和减少无机氮肥使用的可行策略。该途径也可以用于其它植物。目前，相关技术的专利申请已由加利福尼亚大学提交并正在审理中。
文章链接：
https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/crispr-engineered-rice-enhances-natural-production-of-fertilizer/
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