Onko kaikkien (viljely)kasvien typensidonta nyt keksitty?

[Heikki Jokipii]

Vaikeuksia on jo tässä:

Shapiro says it could take more than a decade for Mars or another company to breed the nitrogen-fixation trait into a commercial corn variety, if it is possible at all. Bennett says research continues at UC Davis to better understand and isolate the bacteria that fix nitrogen in the maize gel
[...]
In the meantime, as U.S. researchers continue the daunting task of attempting to transfer the nitrogen-fixing genetic trait to commercial corn varieties, the farmers of Oaxaca will keep on planting their miracle maize as they have for thousands of years.

Tuosta on luettavissa, että kyseinen ihmemaissi ei ole sadoiltaan kovin kaksinen. Siksi tuo ominaisuus halutaan siirtää hyvätuottoisiin lajikkeisiin.

Mutta minulla on vielä tämäkin pessimistinen epäilys: veisikö itse tuo typensidonnan prosessi kasvilta jotain sellaisia resursseja, jotka ovat poissa sen tuottavuudesta? Tähän voisi viitata sekin, että tuo lajike ei ole siellä Meksikossa työntänyt tieltään satoja muita lajikkeita.

Tilanteen ollessa tuon lainauksen kuvaama, lienee turha etsiä netistäkään satotasoista tarkkoja lukuja?

[Heikki Jokipii]

Päivitetään status tässä asiassa tällä linkillä:

Making real a biotechnology dream: nitrogen-fixing cereal crops

Voigt Lab's work could eventually replace cereal crops’ need for nitrogen from chemical fertilizers.

Eli: eräänä päivänä, lopulta.

Niinpä tuossa ei tietysti vielä ole laskelmia siitä, kannattaako sitä tehdä.

Kun asiassa väistämättä on geenitekniikasta kyse, ei ole odotettavissa, että sillä olisi merkitystä rahakkaille luomumarkkinoillekaan.

[Heikki Jokipii]

Nyt se (läpimurto asiassa) olisi tehty?

Engineered bacteria could boost corn yields
Gene-edited microbe offer continuous nitrogen fixation

Annaleena Ylhäinen twiittasi tuosta 11 minuuttia sitten:

Veikkaan, että tämä biologinen typensidonta assosiatiivisilla bakteereilla tulee yleistymään seur 50 v aikana.

Mitähän minä veikkaisin? Ainakin se tulee suuresti hämmentämään keskustelua. Ja oikeastaan aika välittömästi? Olettaen, että ko. artikkeliin voi luottaa.

PS. Ludger Wess — oli lukenut koko artikkelin — varoittelee Twitterissä kuitenkin innostumasta liikaa: tutkimus on vielä alussaan. Vaikka tulokset kyllä lupaavia.

[Heikki Jokipii]

Onko siis niin, ettei tuossa tarvitse itse viljeltävän kasvin geeneihin lainkaan koskea? Ainoastaan bakteerien geeneihin?

Tulisiko tuosta uusi vaikeasti tarkistettava asia luomuviljelyssä? Jollakin luomupellolla yhtäkkiä sadot alkavat olla  huimasti parempia kuin ennen tai naapurin pellolla. Lopputuotteeseen ei varmaankaan jää jälkiä tuon niksin käytöstä? Kiellettyä luomussa se varmasti tulee olemaan.

[Heikki Jokipii]

Tämä lienee osa tuota samaa otsikon pyrkimystä:

GMO soil fungi: One way genetically modified barley might help reduce the need for fertilizers

Tutustutaan tarkemmin. Tarkkaillaan tilannetta. Onnistui tai ei, vahingoniloisesti voidaan todeta, että luomu ei ole tuossa mukana.

[Heikki Jokipii]

Tätä kautta saatua tietoa asian kehityksestä, lupaavasta yrityksestä:

Ludger Wess uudelleentwiittasi
Val Giddings
@prometheusgreen
·20. huhtik.
A cereal genetically modified to better capture nitrogen from the air
The modification of the DNA of two associated organisms, a barley and a bacterium, aims to reduce the use of inputs. But there is still a long way to go from the laboratory to the field

Une céréale génétiquement modifiée pour mieux capter l’azote de l’air

Googlen Kääntäjällä:

Se on yksi agronomian Graaleista: se antaa tärkeimpien viljojen – vehnän, maissin, ohran tai riisin – jotka muodostavat puolet ihmiskunnan kaloreiden saannista, sieppaamaan typpeä ilmasta palkokasvien tavoin, mikä rajoittaa typpilannoitteiden leviämistä. (nitraatit), kallista energiaa ja haitallista ympäristölle ja ilmastolle. Askeleen tähän suuntaan ovat ottaneet Oxfordin, Cambridgen ja Norwichin yliopistojen sekä MIT:n tutkijat, jotka esittelevät tulokset 11. huhtikuuta PNASissa.

[Heikki Jokipii]

MIT on mukana tässä tieteellisessä ja teknologisessa kisassa:

Creating self-fertilizing crops to help address climate change

Most artificial fertilizer production also consumes huge quantities of natural gas and uses minerals mined from nonrenewable resources. After all that, much of the nitrogen fertilizer becomes runoff that pollutes local waterways. For those reasons, this Climate Grand Challenges flagship project aims to greatly reduce use of human-made fertilizers.

One tantalizing approach is to cultivate cereal crop plants — which account for about 75 percent of global food production — capable of drawing nitrogen from metabolic interactions with bacteria in the soil. Whitehead Institute’s Weng leads an effort to do just that: genetically bioengineer crops such as corn, rice, and wheat to, essentially, create their own fertilizer through a symbiotic relationship with nitrogen-fixing microbes.

Edelleen uskallan esittää tämän kysymyksen:

Mutta minulla on vielä tämäkin pessimistinen epäilys: veisikö itse tuo typensidonnan prosessi kasvilta jotain sellaisia resursseja, jotka ovat poissa sen tuottavuudesta? Tähän voisi viitata sekin, että tuo lajike ei ole siellä Meksikossa työntänyt tieltään satoja muita lajikkeita.

Eli yksinkertaisimmillaan: mikä olisi noilla kasveilla samaan ruokamäärään vaadittava pinta-ala?

Kulman kautta tämä kehitystyö (tuossa triidissä läpikäyty) muuten osallistuu samaan kisaan.

[Heikki Jokipii]

Mikähän tämä on?

Annaleena Ylhäinen 🇫🇮🇺🇦
@AYlhainen
·8. kesäk.
Tämä ilmasta typpeä sitova Methylobacterium-biostimulanttivalmiste (BlueN) on tosi mielenkiintoinen. Päivi Peltovuori esitteli tätä tänään Eväitä Suomen maasta -kiertueella. Nyt on kaivettava tutkimukset näistä esiin ja perehdyttävä asiaan.

Ja liittyisiköhän se tähän triidiin? Löysin siitä vielä tämän:

https://symborg.com/en/biofertilizers/bluen/

[Heikki Jokipii]

Uusi tieto (lihav. HJ):

Annaleena Ylhäinen 🇫🇮🇺🇦
@AYlhainen
Corteva Agriscience lanseeraa ravinteiden tehokkuutta optimoivan BlueN® valmisteen Pohjoismaihin ja Baltiaan. #BlueN perustuu endofyyttiseen Methylobacterium symbioticum -bakteeriin, joka toimii yhdessä kasvin kanssa ja sitoo lisätyppeä ilmakehästä.

***

Olen etsinyt arvioita tuosta keksinnöstä ja luomuviljelystä. En ole löytänyt. Tällä hetkellä puuttuu myös yleinen, puolueeton tieteellinen arvio.

[Heikki Jokipii]

Tässä seuraavassa saattaisi olla kyse samantyyppisestä tutkimuslinjasta kuin ohran kanssa edellä.

Gene-edited rice can naturally fix nitrogen in the soil, vastly reducing the need for chemical fertilizers

Genetic modification of flavone biosynthesis in rice enhances biofilm formation of soil diazotrophic bacteria and biological nitrogen fixation

Improving biological nitrogen fixation (BNF) in cereal crops is a long-sought objective; however, no successful modification of cereal crops showing increased BNF has been reported. Here, we described a novel approach in which rice plants were modified to increase the production of compounds that stimulated biofilm formation in soil diazotrophic bacteria, promoted bacterial colonization of plant tissues and improved BNF with increased grain yield at limiting soil nitrogen contents. We first used a chemical screening to identify plant-produced compounds that induced biofilm formation in nitrogen-fixing bacteria and demonstrated that apigenin and other flavones induced BNF. We then used CRISPR-based gene editing targeting apigenin breakdown in rice, increasing plant apigenin contents and apigenin root exudation. When grown at limiting soil nitrogen conditions, modified rice plants displayed increased grain yield. Biofilm production also modified the root microbiome structure, favouring the enrichment of diazotrophic bacteria recruitment. Our results support the manipulation of the flavone biosynthetic pathway as a feasible strategy for the induction of biological nitrogen fixation in cereals and a reduction in the use of inorganic nitrogen fertilizers.

[Heikki Jokipii]

Lisää em. geenieditoidusta riisilajikkeesta:

CRISPR gene-edited rice could help soil bacteria produce nitrogen fertilizer. Here’s how it works

Ja vielä tarkemmin:

CRISPR-Engineered Rice Enhances the Natural Production of Fertilizer

Ko. ratkaisu, tekniikka olisi vieläpä laajennettavissa (muihin kasveihin)?

The pathway could also be used by other plants. A patent application on the technique has been filed by the University of California and is pending. The research was funded by the Will W. Lester Endowment. In addition, Bayer Crop Science is supporting further research on the topic.

Nyt voi olla, että enempää emme saa tietääkään. Ennen kuin patentti on hyväksytty. Syntymässä "superluomu", jonka käyttäminen on sitten kuitenkin patentin takana? 

Ja tietysti myös luomuväen (IFOAM) hyväksynnän takana. Sielunsa silmin näkee tulevaisuuden luomutarkastajat, jotka varmistavat, että tilalla on riittävästi latausalaa ja/tai tuon ravinteen saanti turvattu loisimisella tms. Ettei ole epäiltävissä, että on käytetty tuota (kiellettyä?) tekniikkaa. Äärilinjana: on tarkistettava, ettei tilalla saada liian suuria luomusatoja! – Sama epäilys ja seuraus voi olla myös muista laadullisesti tai määrällisesti "liian" hyvistä luomusadoista.

[Heikki Jokipii]

Tästä lisää:

Annaleena Ylhäinen 🇫🇮🇺🇦
@AYlhainen
Biologista #BlueN -tuotetta käytettiin Puolassa 500 hehtaarilla. Sitä tutkitaan myös yliopistossa. BlueN sisältää Methylobacterium symbioticum -bakteeria, joka sitoo ilmakehän typpikaasua.

(lihav. HJ)

https://twitter.com/AYlhainen/status/1629821989576753155?cxt=HHwWhoC-_dudpZ4tAAAA

[Heikki Jokipii]

Mainoksessa asiasta lisää:

Mainos: Corteva Agriscience
Viljasta typensitojakasvi uuden biostimulantin avulla

Esimerkiksi BlueN biostimulantti valjastaa bakteerin sitomaan viljalle typpeä ilmakehästä
[..]
Herneen ja muiden palkokasvien juurinystyrät ja niiden kyky sitoa ilmakehästä typpeä palkokasvien käyttöön on monille hyvin tuttua. Se, että viljalla pystyttäisiin samaan, voi kuulostaa tieteiselokuvalta, jota se ei kuitenkaan ole. BlueN biostimulantin sisältämä metylobakteeri on luonnosta löydetty bakteeri, joka pystyy sitomaan ilmakehästä typpeä viljan käyttöön. Tämä bakteeri eroaa palkokasvien typensitojabakteerista siten, että kasvi hyväksyy metylobakteerin lehtien sisään, jossa bakteeri elää ja tuottaa kasvin käyttöön typpeä.

Se on siis nyt Suomessakin. Tässä kuitenkin keksinnön eräät rajat:

Kasvukauden aikana bakteeri kykenee parhaimmillaan tuottamaan viljalle typpeä kymmeniä kiloja per hehtaari. Se soveltuu niin tavanomaiseen tuotantoon lisätyppilähteeksi kuin luomutuotantoon varmistamaan kasvin typensaantia.

(lihav. HJ)

Ei siis uskalleta kummankaan osalta väittää, että se olisi kokonaisratkaisu? Epäselvää lisäksi on, mitä EU:n luomudirektiivit tuosta sanovat.

[Heikki Jokipii]

Asiaa on nyt tutkittu Tanskassakin:

Annaleena Ylhäinen 🇫🇮🇺🇦
@AYlhainen
Tanskassa testattiin syysvehnään Cortevan BlueN ja Syngentan Vixeran biostimulanttien vaikutusta - molemmat lisäsivät sadon typpipitoisuutta 5-6 kg/ha, mutta tulos ei ollut tilastollisesti merkitsevä. #biostimulantti #typensitojabakteeri

Forsøg i vinterhvede viser lille effekt af N-fikserende biostimulanter

https://twitter.com/AYlhainen/status/1702402574547042698?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet

Lisää tutkimusta siis tarvitaan.

[Heikki Jokipii]

Toinen kilpailevista tuotteista (mainos):

Biologinen kasville typpeä sitova bakteeri

Vixeran sisältää luonnosta eristettyä bakteeria, joka sitoo ilmakehän typpeä. Kasvin pinnalla kasvaessaan sen sitoma typpi päätyy lehtien ja juurten kautta kasvin käyttöön. Vixeran ruiskutetaan kasvustoon kasvukauden alkupuolella, minkä jälkeen se lisääntyy ja levittäytyy itse kasvissa.

Ja tämä (lihav. HJ):

Vixeran toimii kaikilla kasveilla, mutta toistaiseksi kokemuksia on kertynyt viljasta ja rehunurmesta. Kevätviljalla se ruiskutetaan kasvustoon pensomisen alussa ja syysviljalla aikaisin keväällä kasvun lähdettyä liikkeelle. Vixeranin käyttö on helppoa, sillä sen voi sekoittaa useimpien kasvinsuojeluaineiden ja lehtilannoitteiden kanssa. Ruiskutusliuoksen pH:ta voimakkaasti muuttavat valmisteet eivät sovi seokseen, sillä bakteeri on elävä olento ja matala pH tuhoaa sen. Viljalla riittää yksi käsittely, kun taas nurmella suositellaan uutta käsittelyä 1. sadonkorjuun jälkeen.

Ja tämäkin:

Lannoituksen suunnittelussa Vixeranin tekemän typensidonnan voi ottaa huomioon niin, että se joko korvaa osaa typpilannoituksesta tai tulee sen lisäksi. Vixeranin käyttö ei vaikuta ympäristökorvauksen typpilannoitusrajoihin.