สล็อตแตกง่าย ระบบปุ๋ยที่พัฒนาขึ้นใหม่จะให้คุณค่าทางโภชนาการแก่พืชฝ้ายที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมทั่วโลกและปริมาณที่ร้ายแรงสำหรับวัชพืชที่มีความทนทานต่อสารกำจัดวัชพืชมากขึ้นตามการศึกษาวิจัย Texas A&M AgriLife Researchระบบใหม่นี้ใช้ฟอสไฟต์กับพืชผลฝ้ายที่ออกแบบมาเพื่อแสดงยีนบางตัว ซึ่งเป็นยีนที่ทำให้ฝ้ายสามารถแปรรูปฟอสไฟต์ให้เป็นสารอาหารได้
ในขณะที่สารประกอบเดียวกันจะยับยั้งวัชพืชที่ไม่สามารถใช้ได้
“นักวิจัยของเราที่ Texas A&M AgriLife ได้กล่าวถึงปัญหาที่มีค่าใช้จ่ายผู้ผลิตหลายพันล้านดอลลาร์” ดร. แพทริค สโตเวอร์ รองอธิการบดีด้านการเกษตรและวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตที่ Texas A&M ในคอลเลจสเตชันและผู้อำนวยการรักษาการ AgriLife Research กล่าว “นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ประหยัด ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืน
Stover กล่าวว่านี่เป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้นและทันท่วงทีในการเคลื่อนไหวเพื่อนำหน้าปัญหาต่อเนื่องของวัชพืชที่พัฒนาได้เร็วกว่าสารเคมีและวิธีการอื่นๆ ที่พัฒนาขึ้นเพื่อควบคุมพวกมัน
“เราเชื่อว่าระบบ ptxD/phosphite ที่เราพัฒนาขึ้นเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในช่วงที่ผ่านมา ซึ่งสามารถช่วยแก้ปัญหาทางเทคโนโลยีชีวภาพ การเกษตร และสิ่งแวดล้อมมากมายที่เราเผชิญ” ดร. Keerti Rathore นักเทคโนโลยีชีวภาพจาก AgriLife Research กล่าว สถานีวิทยาลัย
“การปฏิสนธิแบบคัดเลือกด้วยฟอสไฟต์ช่วยให้พืชฝ้ายสามารถแสดงยีน ptxD ได้โดยไม่ขัดขวางในขณะที่ยับยั้งวัชพืช” เป็นชื่อ บทความในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americaที่จะเผยแพร่ในสัปดาห์ที่ 4 มิถุนายน บทความ สามารถพบได้ที่: https: // tinyurl. com/ ptxDcottonphosphite .
ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสำคัญที่สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการ – ชีวิตเป็นไปไม่ได้หากไม่มีฟอสฟอรัส สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่สามารถใช้ฟอสฟอรัสในรูปของออร์โธฟอสเฟตเท่านั้น
Rathore กล่าวว่า “เราได้พิจารณาแล้วว่าต้นฝ้ายที่แสดงออกถึง ptxD สามารถใช้ฟอสไฟต์เป็นแหล่งฟอสฟอรัสเพียงแหล่งเดียวในขณะที่วัชพืชไม่สามารถทำได้ ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของวัชพืช”
พืชดัดแปรพันธุกรรมที่แสดงยีน ptxD ของแบคทีเรียได้รับความสามารถในการแปลงฟอสไฟต์เป็นออร์โธฟอสเฟต พืชดังกล่าวยอมให้มีรูปแบบการปฏิสนธิแบบเลือกสรร โดยอาศัยฟอสไฟต์เป็นแหล่งฟอสฟอรัสเพียงแหล่งเดียวสำหรับพืชผล ในขณะเดียวกันก็เสนอทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของวัชพืชที่ไม่สามารถใช้ฟอสฟอรัสรูปแบบนี้ได้”
ทีมวิจัยนานาชาติที่นำโดย Rathore ประกอบด้วย Dr. Devendra Pandeya, Dr. Madhusudhana Janga, Dr. Muthu Bagavathiannan และ LeAnne Campbell ทั้งหมดมี Texas A&M AgriLife ใน College Station คนอื่นๆ ได้แก่ Dr. Damar Lopez-Arredondo และ Dr. Priscila Estrella-Hernandez ที่ StelaGenomics Inc. และ Dr. Luis Herrera-Estrella ที่ศูนย์วิจัยและการศึกษาขั้นสูงของ National Polytechnic Institute ทั้งหมดในเมือง Irapuato ประเทศเม็กซิโก
งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับทุนสนับสนุนบางส่วนจากบริษัท Cotton Inc. การต้านทานสารกำจัดวัชพืชและการควบคุมวัชพืชถือเป็นข้อกังวลอันดับ 2 และ 3 ของเกษตรกรผู้ปลูกฝ้ายในสหรัฐฯ หลังจากต้นทุนการผลิต
“เราสามารถและจะส่งมอบให้กับผู้ผลิตฝ้ายของเราในเท็กซัสและที่อื่นๆ ด้วยความร่วมมือกับ Cotton Inc. และพันธมิตร” ดร. บิล แมคคัทเชน รองผู้อำนวยการบริหารของ AgriLife Research in College Station กล่าว
โดยทั่วไปแล้ววัชพืชจะได้รับการจัดการด้วยตนเอง ทางกลไกหรือทางเคมี อย่างไรก็ตาม เขากล่าวว่าทางเลือกในการควบคุมสารเคมีกำลังหดตัวลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีวัชพืชที่ต้านทานสารกำจัดวัชพืชจำนวนมากขึ้นในพื้นที่เพาะปลูก โดยมีทางเลือกไม่กี่อย่างในอนาคตอันใกล้
Herrera-Estrella กล่าวว่า “ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เป็นที่ชัดเจนว่ากลยุทธ์ใหม่ๆ จำเป็นสำหรับการควบคุมวัชพืชเพื่อรักษาผลผลิตทางการเกษตร ในขณะที่ลดการพึ่งพาสารกำจัดวัชพืชของเรา” Herrera-Estrella กล่าว “มีความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับระบบกำจัดวัชพืชทางเลือกเพื่อรักษาผลผลิตพืชผล ในขณะที่ลดการพึ่งพาสารกำจัดวัชพืชและการไถพรวน”
Rathore ซึ่งค้นคว้าเกี่ยวกับการปรับปรุงพันธุกรรมของฝ้ายมากว่า 20 ปี กล่าวว่าการต้านทานสารกำจัดวัชพืชในวัชพืชไม่เพียงเป็นปัญหาของสหรัฐฯ เท่านั้น แต่ยังเป็นความท้าทายระดับโลกสำหรับผู้ผลิตฝ้าย ข้าวโพด และถั่วเหลืองอีกด้วย
การพัฒนาดังกล่าวยังช่วยลดการรับรู้เชิงลบ
บางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการใช้ยีนต้านทานสารกำจัดวัชพืชและการพึ่งพาสารกำจัดวัชพืชอย่างหนัก เขากล่าว
Rathore ยังได้พัฒนาต้นฝ้ายที่ผลิต gossypol ในระดับต่ำมากในเมล็ดพืชเพื่อปรับปรุงความปลอดภัยและคุณค่าทางโภชนาการของเมล็ดฝ้าย แต่ในขณะเดียวกันก็รักษาระดับปกติของสารเคมีนี้ในใบ ส่วนดอกไม้ เปลือกและรากเพื่อป้องกัน แมลงและเชื้อโรค
ก่อนหน้านี้เขาตีพิมพ์รายงานที่ระบุ ptxD เป็นยีนเครื่องหมายที่เลือกได้เพื่อผลิตต้นฝ้ายดัดแปรพันธุกรรม ยีน ptxD ที่ได้มาจาก Pseudomonas stutzeri WM88 เข้ารหัสเอ็นไซม์ที่เปลี่ยนฟอสไฟต์เป็นออร์โธฟอสเฟต ซึ่งเป็นรูปแบบที่เผาผลาญได้ของฟอสฟอรัส เมื่อแสดงออกในพืชแปลงพันธุ์
ที่สำคัญ ระบบ ptxD/phosphite ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพสูงในการยับยั้งการเจริญเติบโตของผักโขม Palmer ที่ดื้อต่อไกลโฟเสต Rathore กล่าว การต่อต้านเทคโนโลยีในปัจจุบันในวัชพืชที่มีพิษร้ายแรงนี้เริ่มปรากฏขึ้นในทุ่งนาเมื่อประมาณ 10-15 ปีที่แล้ว
“ผลลัพธ์ที่นำเสนอในบทความของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าระบบ ptxD/phosphite สามารถทำหน้าที่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการปราบปรามวัชพืชภายใต้ดินที่มีฟอสฟอรัสต่ำตามธรรมชาติ รวมถึงสารที่ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช glyphosate ในขณะที่ช่วยให้การเจริญเติบโตของฝ้ายที่แสดงออก ptxD ดีขึ้น พืชเนื่องจากการแข่งขันน้อยกว่าจากวัชพืชที่อ่อนแอ” Rathore กล่าว
ไม่เหมือนวัชพืชที่ได้รับความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช เขากล่าวว่ามันไม่น่าเป็นไปได้สูงที่วัชพืชจะได้รับความสามารถในการใช้ฟอสไฟต์เป็นแหล่งของฟอสฟอรัส
“เพื่อให้วัชพืชได้รับความสามารถในการใช้ฟอสไฟต์ยีนดีไฮโดรจีเนสตัวใดตัวหนึ่งจะต้องได้รับการกลายพันธุ์ที่ซับซ้อนหลายชุดในลำดับดีเอ็นเอซึ่งไม่น่าจะเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์แบบสุ่มที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด” Rathore กล่าว .
เขากล่าวว่าจุดสำคัญอีกประการหนึ่งเมื่อเทียบกับฟอสเฟต ฟอสไฟต์มีความสามารถในการละลายได้สูงกว่าและมีแนวโน้มที่จะจับส่วนประกอบของดินต่ำกว่า ดังนั้น หากนำไปใช้ในสูตรที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการชะละลาย ก็สามารถใช้ปริมาณที่น้อยลงได้โดยไม่สูญเสียผลผลิต
“แม้ว่าฟอสไฟต์บางชนิดจะไปสิ้นสุดในลำธารและแม่น้ำ และในที่สุดในทะเลสาบและทะเล สาหร่ายชนิดนี้จะไม่สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งของฟอสฟอรัสได้ จึงป้องกันสาหร่ายที่เป็นพิษซึ่งฆ่าปลาและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในแหล่งน้ำ” เอร์เรร่า-เอสเตรลลา กล่าว
การศึกษาในอนาคตจะเน้นไปที่การทดสอบ ptxD-transformants ในสาขาที่มีฟอสฟอรัสต่ำ รวมทั้งการประเมินประโยชน์ของฟอสไฟต์ว่าเป็น ‘สารกำจัดวัชพืช’ ที่เหนือชั้น Rathore กล่าว นอกจากนี้ ยังต้องตรวจสอบผลกระทบระยะยาวของการใช้ฟอสไฟต์เป็นแหล่งของฟอสฟอรัสต่อจุลินทรีย์ในดินภายใต้สภาพพื้นที่ สล็อตแตกง่าย
