FoodPro Preloader

Genetiske tweaks redusere forurensning fra voksende ris


Et risfelt i nordvest for Vietnam. Ris er en av verdens mest forbruksbaserte matvarer, men dens utbredelse kommer med en miljøpris. Rice Paddies står for mellom 7 og 17 prosent av metan i atmosfæren, noe som gjør dem til verdens største kilde til menneskeskapte metanutslipp. Selv om gassen representerer en mye mindre prosentandel av drivhusgasser enn karbondioksid, er det omtrent 20 ganger mer effektivt for å fange infrarød stråling fra solen. I de s

Et risfelt i nordvest for Vietnam.

Ris er en av verdens mest forbruksbaserte matvarer, men dens utbredelse kommer med en miljøpris. Rice Paddies står for mellom 7 og 17 prosent av metan i atmosfæren, noe som gjør dem til verdens største kilde til menneskeskapte metanutslipp. Selv om gassen representerer en mye mindre prosentandel av drivhusgasser enn karbondioksid, er det omtrent 20 ganger mer effektivt for å fange infrarød stråling fra solen.

I de siste årene har forskere vært på utkikk etter den mest effektive måten å redusere mengden av drivhusgassen som riskultur produserer. De fleste tilnærminger hadde fokusert på å gjøre endringer i vannforvaltning, jordbearbeiding og gjødsel som et middel for å redusere metan. Ulempen er at disse endringene krever ekstra arbeidskraft og kan ikke fungere i alle miljøer.

Nå for første gang har et team av forskere basert i Kina, Sverige og USA funnet en måte å forandre plantens biologi på, slik at rismarkene frigjør mindre av klimagassen. Funnene ble publisert denne uken i tidsskriftet Nature .

Forskerne var i stand til å oppnå denne prestasjonen ved å endre hvordan risplanter lagrer energi gjennom tilsetning av et transkripsjonsfaktorgen som er funnet i byg, kalt SUSIBA2.

Normalt, når ris utfører fotosyntese, vil plantens stamme og blader ta inn karbondioksid og planten omdanner den til stivelse, som er lagret i røttene, stammen og kornet. I forskernes genetisk modifiserte ris produserer planten enda mer stivelse, lagrer den mest i stilkene og kornene, i stedet for å distribuere den proporsjonalt i hele planten, inkludert i røttene, sa Chuanxin Sun, hovedforfatter av studien og en plantebiolog ved Sveriges høyskoleuniversitet i Uppsala.

"Denne typen ris kan være spesielt nyttig i et forventet klima med høyere temperaturer, noe som vil akselerere metanutslipp fra paddier, da metanutslippene er temperaturavhengige. Risen kan motvirke akselerasjonen, sa Sun.

Tilsetningen av genet forandret ikke bare hvordan planten lagret stivelse, men endret også mengden karbon utløst fra plantens røtter i form av sukker, aminosyrer og organiske syrer. Denne karbonen gir en mengde jordmikrober som omgir plantens rotsystem i området kjent som rhizosfæren. Blant disse mikrober er noen som er ansvarlige for å produsere metan forbundet med riskultivering.

Når forskerne målt den mikrobielle befolkningen på og rundt de transgene plantenes røtter, fant de at det var færre metanproducerende mikrober enn med den umodifiserte risen de testet som en kontroll. Skiftet i karbon førte til slutt til dør-av av metanproducerende bakterier. Dette hadde en betydelig innvirkning på metanproduksjonen i løpet av studien, som inkluderte tre påfølgende årstider for feltforsøk i Kina.

I en av de to genetisk modifiserte risvarianter falt de forskerne, SUSIBA2-77, utslippene til bare 10 prosent sammenlignet med kontrollen før blomstring, og metan gikk ned til nesten null omtrent en måned etter blomstring. Dette indikerer at det introduserte bygggenet hadde større innvirkning på metan da risfabrikken modnet og begynte å lage frø, og planten var mer metabolisk aktiv, ifølge Christer Jansson, direktør for plantevitenskap ved Environmental Molecular Sciences Laboratory i Stillehavet Nordvest Nasjonalt laboratorium og medforfatter på studien.

Frem til denne studien hadde forskere ikke kommet opp med lavmetanris fordi ingen hadde kunnet finne en genetisk kontroll for et lavmetan-trekk. Mange høyavkastende risvarianter er tilgjengelige, men deres metanutslipp var vanligvis høy, sa Sun.

Sette inn en 'master regulator'
Forskningen bygger på tidligere arbeid av Jansson i Sverige som hadde identifisert "master regulator" bygggenen som er ansvarlig for å kontrollere hvordan karbon blir distribuert i anlegget.

Mens denne studien representerer et skritt fremover for å redusere metanutslipp, vurderer forskerne arbeidet et bevis på konseptet, snarere enn en kokk d'oeuvre.

"Det er for kort å vise at dette er en varig effekt, " sa Paul Bodelier, seniorforsker ved Institutt for økologi i Amsterdam, som skrev kommentarene som følger med Nature- studien. "Jeg tror funnene er veldig kule, kanskje foreløpige, men veldig kule."

Forskerne planlegger å studere hvordan transgene planter påvirker andre mikrobielle liv i rhizosfæren, ikke bare de metanogene varianter, sier Jansson.

Bodelier spurte også om ved å redusere røntgenes biomasse, ville risplanter ikke kunne ta opp nok næringsstoffer, som muligens krever innføring av nitrogengjødsel - en annen kilde til klimagassutslipp. Så langt har forskerne ikke funnet dette å være et problem, ifølge Sun. Han foreslo et annet alternativ.

"Jordkull kan resirkuleres ved å returnere halm hvis og når det er nødvendig, i stedet for å øke nitrogenbasert gjødsel, " sa han. "I tillegg er risvarianter med mye mindre krav til nitrogenbaserte gjødsel allerede tilgjengelig. Egenskapen kan videre innføres i lavmetanris. "

Forskerne vil trenge å se resultatene replikert i en mye større studie som dekker hektar land, og måler både utslipp av utslipp og metan, sa Sun.

Jansson sa at han forventet at metanreduksjonene i en utvidet studie trolig ville være de samme som de som ble registrert i feltforsøkene.

Forskernes første suksess er noe temperert av det faktum at deres genetisk modifiserte organisme vil trolig møte sterk offentlig motstand både i Europa og Asia. "Siden GMO [ris] ikke har kommersielle markeder for øyeblikket, må vi avle et akseptabelt ikke-GMO-utvalg i henhold til våre funn, " sa Sun. "Det kan ta fem til ti år å selge samfunnsakkumulerende aksjer med lavmetanris."

For å gjøre dette vil forskerne bruke den transgene planten som utgangspunkt, og krysse den kontinuerlig med ikke-modifiserte risplanter til bygggenet blir stadig fortynnet, sa Jansson.

Både Jansson og Sun uttrykte forsiktig optimisme om at holdninger om GMOer kan bli mer åpne over tid, spesielt når det gjelder mattrygghet og miljøforbedring blir mer alvorlige i fremtiden. "Jo mer transgene avlinger som åpenbart er gode for forbrukerne, og i dette tilfellet miljøet, jo mer akseptert blir de, " sa Jansson.

Reprinted from Climatewire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

The Carbon Trap: Kan Kina overleve uten kull?Kan Offshore Drilling virkelig gjøre USA olje uavhengig?Vil billig naturgass gjenopplive hydrogenbilen?Dagens klimaendring virker mye raskere enn endringer i de siste 65 millioner åreneGlad 170 til!Amerikas beste klimaforsvar ligger i offentlige landEn matematisk guide til verdens mest levende byerDyr over hele verden Stick nær hjemmet når mennesker beveger seg inn