Bakterier och genteknik inom jordbruket

Minskat behov av kvävegödsel

Grödor behöver tillförsel av olika näringsämnen för att växa, och kväve är ett av de viktigaste. Kväve tillförs ofta genom gödselmedel, men gödsling kan medföra negativa miljöeffekter såsom övergödning, försurning av mark och vatten samt utsläpp av växthusgaser. Därför finns ett stort intresse för metoder som kan minska behovet av kvävegödsling.

Hjälp med kvävefixering

Baljväxter, exempelvis bönor, linser och ärtor, lever i symbios med kvävefixerande bakterier som omvandlar luftens gasformiga kväve till en form som växter kan använda. Tack vare denna symbios behöver baljväxter mindre kvävegödsel än många andra grödor.

Andra grödor, såsom majs och vete, har inte denna symbios men kan ändå gynnas av bakteriernas närvaro i jorden.

Normalt slutar bakterierna fixera kväve när det finns tillräckligt i marken. Forskare har med genteknik lyckats ändra detta så att bakterierna kontinuerligt tar upp kväve från luften.

Bakterierna kan appliceras vid sådd och förse grödan med kväve under hela odlingssäsongen. På så sätt kan de ersätta eller minska behovet av kvävegödsling. Metoden har tagits fram av företaget PivotBio och används i USA främst på odlingar av majs och vete.

Näringsrikare djurfoder

Genetiskt modifierade bakterier används också för att framställa enzymet fytas som är en vanlig tillsats i djurfoder. Fytas bryter ner en form av fosfor som heter fytat. En stor del av det viktiga näringsämnet fosfor som finns i växter är i form av fytat.

Många djur som äter växtbaserat foder har svårt att bryta ner fytat. I djurfoder kan man därför tillsätta enzymet. Då kan djuren bättre tillgodogöra sig näringsämnena och en mindre mängd fosfor kommer ut i miljön via avföringen.

Bekämpning av salmonella

En teknik som har utvecklats av ett brittiskt företag använder GMM i fodertillsatser för att bekämpa salmonellabakterier. Överanvändning av antibiotika ett stort problem och en betydande del av användningen syftar till att förebygga eller behandla salmonellainfektioner hos djur.

Tillsatsen har tagits fram för att minska behovet av antibiotika och därmed bidra till att motverka utvecklingen av antibiotikaresistens. Brasilianska myndigheter har redan godkänt användning av tillsatsen i foder eller dricksvatten till kycklingar.

Från en bakterie till en annan

Tekniken, som kallas Guided Biotics, bygger på att ett molekylärt verktyg överförs från en bakterie till en annan genom konjugation, en naturlig process där bakterier kan utbyta genetiskt material. Verktyget är utformat för att specifikt döda den mottagande bakterien.

Ett exempel är en genetiskt modifierad E. coli-bakterie som producerar ett guide-RNA riktat mot DNA hos salmonellabakterier. När bakterierna möts i kycklingens tarm överförs guide-RNA:t till eventuella salmonellabakterier genom konjugation.

Dödar Salmonella-bakterier

Inne i salmonellabakterien utnyttjas dess eget CRISPR/Cas-system. Cas9-proteinet använder det överförda guide-RNA:t för att identifiera och klyva salmonellabakteriens DNA på en specifik plats. När DNA:t skadas på detta sätt kan bakterien inte längre upprätthålla sina livsviktiga funktioner och dör.

Tekniken gör det därmed möjligt att bekämpa salmonella mycket specifikt, utan att slå ut stora delar av den övriga bakteriefloran, vilket ofta sker vid antibiotikabehandling.