Bacteriën uit de wortels van een maïsplant kunnen de bindingen tussen twee stikstofatomen verbreken. Nu dat eenmaal bewezen is, zouden zulke bacteriën ingezet kunnen worden om het gebruik van stikstofkunstmest in de landbouw te minimaliseren.
Dat moet blijken uit nieuwe onderzoeksresultaten die werden gepubliceerd in het wetenschappelijke blad van de American Chemical Society.
De bacteriën zijn ontwikkeld en worden vercommercialiseerd door de agrarische start-up Pivot Bio uit Berkeley in de VS. Ze bemesten de bodem duurzamer dan kunstmeststoffen en zijn de eerste genetisch gemanipuleerde bacteriën die zijn ontwikkeld voor de teelt van graangewassen zoals maïs.
Planten hebben stikstof nodig om efficiënt te kunnen groeien. Elk jaar gebruiken boeren wereldwijd meer dan 100 miljoen ton stikstofmeststoffen: ammoniak, nitraten of andere stikstofhoudende verbindingen. Ruim de helft verdwijnt in het milieu.
Die uitspoeling is een beruchte bron van water- en luchtverontreiniging en een bedreiging voor natuurlijke biodiversiteit zoals we in Nederland weten, want dat probleem is de kern van de stikstofcrisis die Nederland sinds het voorjaar van 2019 al gijzelt.
Planten kunnen ook stikstof krijgen van in de natuur voorkomende bodembacteriën die stikstof uit de atmosfeer halen. Dat proces heet biologische stikstoffixatie. Stikstof in gasvorm (N2) is overvloedig aanwezig in de lucht, maar omdat het molecuul uiterst stabiel is, kunnen planten N2 pas gebruiken nadat het is afgebroken. Met behulp van een enzym, nitrogenase genaamd, splitsen bodemmicroben de drievoudige bindingen die N2-moleculen bij elkaar houden, en helpen ze om die te zetten in verbindingen die plantenwortels kunnen opnemen. Bacteriën die samenwerken met peulvruchten - zoals linzen, sojabonen en pinda's - zijn redelijk efficiënt in het binden van stikstof, maar de bacteriën die granen zoals maïs, rijst en tarwe helpen in hun ontwikkeling zijn dat minder.
Pivot Bio wilde een micro-organisme creëren dat met dezelfde betrouwbaarheid als een synthetische meststof stikstof aan de plant biedt. Het bedrijf ontwikkelde die door uit te gaan van een isolaat van de bodembacterie Klebsiella variicola die selectief het buitenoppervlak van de wortels van maïsplanten koloniseert en zorgt voor biologische stikstoffixatie. Normaal gesproken onderdrukt de microbe zijn vermogen om dit proces uit te voeren als al stikstof is vastgelegd. Pivot Bio verwijderde een van de twee genen die dit mechanisme regelen en paste het genoom zodanig aan dat het vermogen tot stikstoffixatie niet staakt. Hierdoor kunnen boeren een deel van hun kunstmestgebruik vervangen door de genetische gemodificeerde microbe, die meer dan honderd keer zoveel stikstof vastlegt dan zijn natuurlijke tegenhanger. Volgens Pivot Bio gaat het om "een relatief eenvoudige technische verandering" maar kunnen de gemodificeerde microben nog steeds niet alle kunstmest vervangen die boeren nu gebruiken. Wel kunnen ze stikstofkunstmest-arm brood en pasta beloven. Die dagelijkse producten worden immers van graan gemaakt.
Dat moet blijken uit nieuwe onderzoeksresultaten die werden gepubliceerd in het wetenschappelijke blad van de American Chemical Society.
De bacteriën zijn ontwikkeld en worden vercommercialiseerd door de agrarische start-up Pivot Bio uit Berkeley in de VS. Ze bemesten de bodem duurzamer dan kunstmeststoffen en zijn de eerste genetisch gemanipuleerde bacteriën die zijn ontwikkeld voor de teelt van graangewassen zoals maïs.
Planten hebben stikstof nodig om efficiënt te kunnen groeien. Elk jaar gebruiken boeren wereldwijd meer dan 100 miljoen ton stikstofmeststoffen: ammoniak, nitraten of andere stikstofhoudende verbindingen. Ruim de helft verdwijnt in het milieu.
Die uitspoeling is een beruchte bron van water- en luchtverontreiniging en een bedreiging voor natuurlijke biodiversiteit zoals we in Nederland weten, want dat probleem is de kern van de stikstofcrisis die Nederland sinds het voorjaar van 2019 al gijzelt.
Planten kunnen ook stikstof krijgen van in de natuur voorkomende bodembacteriën die stikstof uit de atmosfeer halen. Dat proces heet biologische stikstoffixatie. Stikstof in gasvorm (N2) is overvloedig aanwezig in de lucht, maar omdat het molecuul uiterst stabiel is, kunnen planten N2 pas gebruiken nadat het is afgebroken. Met behulp van een enzym, nitrogenase genaamd, splitsen bodemmicroben de drievoudige bindingen die N2-moleculen bij elkaar houden, en helpen ze om die te zetten in verbindingen die plantenwortels kunnen opnemen. Bacteriën die samenwerken met peulvruchten - zoals linzen, sojabonen en pinda's - zijn redelijk efficiënt in het binden van stikstof, maar de bacteriën die granen zoals maïs, rijst en tarwe helpen in hun ontwikkeling zijn dat minder.
Pivot Bio wilde een micro-organisme creëren dat met dezelfde betrouwbaarheid als een synthetische meststof stikstof aan de plant biedt. Het bedrijf ontwikkelde die door uit te gaan van een isolaat van de bodembacterie Klebsiella variicola die selectief het buitenoppervlak van de wortels van maïsplanten koloniseert en zorgt voor biologische stikstoffixatie. Normaal gesproken onderdrukt de microbe zijn vermogen om dit proces uit te voeren als al stikstof is vastgelegd. Pivot Bio verwijderde een van de twee genen die dit mechanisme regelen en paste het genoom zodanig aan dat het vermogen tot stikstoffixatie niet staakt. Hierdoor kunnen boeren een deel van hun kunstmestgebruik vervangen door de genetische gemodificeerde microbe, die meer dan honderd keer zoveel stikstof vastlegt dan zijn natuurlijke tegenhanger. Volgens Pivot Bio gaat het om "een relatief eenvoudige technische verandering" maar kunnen de gemodificeerde microben nog steeds niet alle kunstmest vervangen die boeren nu gebruiken. Wel kunnen ze stikstofkunstmest-arm brood en pasta beloven. Die dagelijkse producten worden immers van graan gemaakt.
Over deze proefresultaten wat minder ophef . Maar ja, dat komt uit Spanje. Sinds kort toegelaten binnen de biologische landbouw.
#10 Henk, misschien iets voor daar in de Sahel, waar nog genoeg fosfor is. De transportkosten voor 300 gram/ha spelen in elk geval geen rol.
Ik schreef het artikel LEGUMES, WHEN AND WHERE AN OPTION
(No panacea for poor tropical West African soils and expensive fertilizers).
De problemen waar vlinderbloemigen tegenaan lopen zullen ook wel voor maïs en andere granen tellen wanneer ze een symbiose met de beschreven gemuteerde bacteriën aangaan. Maar dat neemt niet weg dat, inderdaad, het gebruik van stikstof kunstmest flink zal kunnen worden teruggedrongen. Hoe dan ook, een boeiende ontdekking.
Los van de technisch inhoudelijke reacties, waar volgens mij ook nog veel over te zeggen valt, is het idd ongelofelijk (zoals Pius ook zegt) dat we niet meer vanuit een holistische kijk naar de landbouwprocessen kijken. Alles is geld gedreven en dus moet het gemodificeerd/ gepatenteerd kunnen worden, dit heeft niets met een betere natuur, pro-menselijk of betere gezondheid te maken dit!!
Kijk nou toch, de mensheid evolueert. De peuter die zijn speelgoed kapot maakte, groeit uit tot een vernielzuchtige kleuter met grootheidswaanzin: "Pivot Bio wilde een micro-organisme creëren"... dat "beter" is dan datgene dat Moeder Natuur creëert?
Slimme techniek, maar goede punten, Pius in post 5 .
Je zin 'De ammoniakvorm wordt buiten de wortels gemaakt en spoelt derhalve even snel uit als bij "normale" bemesting' lijkt me iets te kort door de bocht. Als de ammoniak dicht bij de wortels vrijkomt, kan ze snel worden opgenomen en hoeft er minder stikstof uit te spoelen dan bij gewone bemesting.
Je zegt verder "Het enzym Nitrogenase vergt veel energie waar koolstof en zuurstof voor nodig is." Niet het enzym zelf vergt veel energie, maar het het splitsingsproces dat het katalyseert. De twee N-atomen in luchtstikstof N2 zitten met bisonkit aan elkaar geklonken, dus splitsing zal hoe dan ook veel energie kosten. En als die van de maisplant komt, zal de maisopbrengst dalen.