Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han diseñado cepas de la ubicua bacteria del suelo fijadora de nitrógeno Azotobacter vinelandii para producir amoníaco y excretarlo en altas concentraciones, transfiriéndolo a las plantas de cultivo en lugar de los fertilizantes químicos convencionales.
por la Sociedad Americana de Microbiología
«Presentamos pruebas concluyentes de que el amoníaco liberado se transfiere a las plantas de arroz», dijo Florence Mus, Ph.D., profesora asistente de investigación del Instituto de Química Biológica de la Universidad Estatal de Washington. «Nuestro enfoque único tiene como objetivo proporcionar nuevas soluciones al desafío de reemplazar los fertilizantes industriales con bacterias hechas a medida».
En otras palabras, este enfoque podría mitigar una fuente importante de contaminación ambiental. La investigación se publica en Applied and Environmental Microbiology , una revista de la Sociedad Estadounidense de Microbiología.
Los investigadores utilizaron técnicas de edición de genes para diseñar A. vinelandii para producir amoníaco a un nivel constante, independientemente de las condiciones ambientales que rodean a la bacteria, y para excretarlo en concentraciones lo suficientemente altas como para fertilizar cultivos de manera efectiva.
El uso de técnicas de edición de genes en lugar de insertar transgenes en el genoma de A. vinelandii permitió evitar los requisitos reglamentarios que habrían hecho que el proceso de desarrollo fuera más lento, más difícil y más costoso.
La motivación científica de la investigación fue el interés por comprender mejor la fijación del nitrógeno, es decir, los procesos químicos mediante los cuales el nitrógeno atmosférico se asimila a compuestos orgánicos como parte del ciclo del nitrógeno. «Nuestro trabajo ayuda a proporcionar una comprensión más completa y fundamental de los factores que sustentan la expresión génica en un microorganismo fijador de nitrógeno modelo y define la bioquímica que provoca la excreción de amoníaco en A. vinelandii», dijo Mus.
La motivación práctica de la investigación fue reducir los principales problemas de contaminación del agua que surgen cuando el exceso de fertilizante nitrogenado llega a las vías fluviales. Esto provoca la proliferación de algas que agotan el oxígeno y matan a los peces y otras formas de vida acuática, creando «zonas muertas» en lagos, ríos y extensiones de océano. La zona muerta en el norte del Golfo de México abarca casi 6,400 millas cuadradas.
Con este fin, los investigadores están diseñando las bacterias para que produzcan amoníaco a un ritmo constante. Pero esperan poder diseñar diferentes grupos de A.vinelandii para producir amoníaco a diferentes tasas para satisfacer las necesidades de diferentes especies de plantas de cultivo. Esto permitiría que las plantas utilicen todo el amoníaco producido, en lugar de terminar arrastrado a las vías fluviales.
«La adopción generalizada exitosa de estos biofertilizantes para la agricultura reduciría la contaminación, proporcionaría formas sostenibles de gestionar el ciclo del nitrógeno en el suelo, reduciría los costos de producción y aumentaría los márgenes de beneficio para los agricultores y mejoraría la producción sostenible de alimentos al mejorar la fertilidad del suelo», dijo Mus.
