Annonse
Annonse
Annonse
Annonse

Utvikler nitrogenfikserende bakterier

Kan brukes som beisemiddel på såfrø

– Bakteriene dekker røttene som en hanske, og gir plantene små doser nitrogen akkurat når plantene trenger det. Det er en enkel eleganse i hvordan disse mikrobene aktiverer nitrogen, forklarer direktør i i Pivot Bio Karsten Temme, til Grist.

I en stor artikkel på nettstedet Grist forteller Karsten Temme om kappløpet for å være de første til å utvikle en ny type beisemiddel som inneholder nitrogenfikserende bakterier. Han startet firmaet i 2011 sammen med en annen avgangsstudent fra Universitetet i California, Alvin Tamsir, men da var planen å utvikle genmodifiserte planter som kunne fiksere sitt eget nitrogen sånn som belgvekster og kløver gjør.

Men selv om firmaet hadde backup både fra universitetet og Bill and Melinda Gates Foundation kom de ingen vei med problemet som planteforskere har revet seg i håret over siden 70-tallet. Alle som har prøvd å få plantene til å fiksere sitt eget nitrogen har feilet, så også Pivot Bio. Etter to år var de i ferd med å slippe opp for penger og de var ikke i nærheten av å ha en nitrogenfikserende-plante. De holdt på å gi opp, men parallelt hadde det skjedd en annen utvikling på nitrogen-forskningen.

For Sharon Doty, professor i miljø- og skogstudier ved Universitetet i Washington, hadde akkurat snudd opp ned på gamle dogmer om hvordan planter fikserer nitrogen. Teorien har i snart 100 år vært at den eneste måten planter fikserer nitrogen på er gjennom rhizobium-bakterier på rotknoller. Men da Doty forsket på tresorten popler i 2001 oppdaget hun at da hun dyrket poppel-celler i petriskåler produserte de alltid, uansett hva hun gjorde, et merkelig brunt slim sammen med cellene. Og dette slimet ødela forsøkene hennes.

– For å være ærlig DNA-analyserte jeg slimet for å finne ut hvordan jeg skulle ta livet av det, forklarer Doty.

Til hennes store overraskelse viste det seg at slimet besto av en art rhizobium-bakterier.

– Hva gjør rhizobium-bakterier inni disse trærne, lurte hun på.

Og det som gjorde det enda rarere var at popler ikke har nitrogenfikserende rotknoller en gang. Bakterien hun fant levde i stedet inni selve treverket på trærne, i rommet mellom cellene.

Trærne hun undersøkte vokser på skrint steinete jordsmonn ved Snoqualmie River i delstaten Washington, og Doty begynte å undre seg på hvor de fikk nitrogenet sitt ifra, for det var garantert ikke fra smeltevann fra Rocky Mountains. Den eneste logiske forklaringen hun klarte å komme opp med var at poplene, og antakelig en rekke andre planter, hadde gått i samarbeid med nitrogenfikserende bakterier på et vis som til da ikke var kjent for vitenskapen.

Annonse
Globalt sett er nitrogen på avveie ett av de største miljøproblemene som følger av moderne matproduksjon. Rundt 40 prosent av nitrogenet havner ikke i plantene, noe som viser seg i denne kinesiske risåkeren.

Når så Doty oppsummerte forskningen sin og skulle få den publisert var hennes kollegaer skeptiske. Vitenskapelige tidsskrifter refuserte studien i tre år, før den til slutt ble publisert i 2005.

– Jeg hadde lyst til å si til de som refuserte meg at de måtte komme seg ut og se. Du finner planter i sanddyner, i landskap skrapt rene av isbreer og direkte på størknet lava. Hvor er det de tror disse plantene finner nitrogen, spurte Doty.

Og i løpet av det neste tiåret førte stadig bedre og billigere verktøy for DNA-analyse at forskerne fant hundrevis og muligens tusenvis av mikrober som hadde utviklet egenskaper for å fiksere nitrogen. Dotys oppdagelse, og en rekke liknende oppdagelser i årene som fulgte, skulle berede grunnen for forskerne Temme og Tasmir som var i ferd med å gi opp hele nitrogen-fikserings prosjektet.

For hvis de ikke klarte å modifisere plantene til å gå i kompaniskap med bakteriene, hva om de prøvde noe enklere? I stedet for å modifisere plantene, kunne de heller jobbe direkte med de nitrogenfikserende bakteriene. På det viset kan planteprodusenter kjøre ut nitrogenfikserende bakterier sammen med frøene som vokser sammen med plantene.

Utfordringen nå ligger i å få det nitrogenfikserende frøbeisemidlet til å fungere sammen med moderne landbrukspraksiser. Målet i første omgang er at det skal bli mulig å spare én overgjødsling med mineralgjødsel.

Etter å ha lett etter den rette typen bakterier i over seks måneder i jordprøver som de hentet inn fra en rekke steder i USA, hadde de til slutt klar en liten plante i en testtube som vokste kun på nitrogen fra en bakteriekultur. Men hva som er mulig i et laboratorium og hva som er mulig på de uendelige åkrene i USA er to forskjellige ting. I fire år har selskapet testet bakteriene sine i felt hos amerikanske maisprodusenter og resultatene tyder på at bakteriene nå i første omgang kan klare å erstatte en overgjødsling med nitrogen.

Forsøkene som er utført ved Pivot Bio, og andre oppstartsfirmaer innen samme fagfelt, er så lovende at kjemikaliegiganten Bayer har bygd et 14 dekar stort forskningscampus på Berkley dedikert til utvikling av bakterier som kan erstatte nitrogen fra kunstgjødsel.

Utfordringen nå ligger i å finne metoder for å få på plass logistikken som kreves for å få bakteriekulturen levert i bakken sammen med såfrøene, skriver Grist.

Neste artikkel

Opp fra 600 til 750 kilos storsekker