Ett grundläggande problem med spannmålsgrödor – ris, vete, majs - är att de, till skillnad från vissa andra grödor, behöver en hel del gödsel för att växa ordentligt.

Gödselmedel har allvarliga miljö- och energiproblem i samband med användningen. För att hjälpa till att lösa det problemet, det finns många möjligheter:växtföljd, samtidigt odling av andra grödor, den sortens saker. Men borta på MIT, de arbetar på den heliga graal:spannmålsgrödor som gör sitt eget gödselmedel.

Den viktigaste ingrediensen i de flesta gödselmedel är kväve, som superkrafter tillväxten av växter. Några växter, framför allt baljväxter, kan fixa sina egna. "Fix" är termen för verkan av att ta upp kväve från luften och göra det tillgängligt i jorden för användning. Baljväxter gör detta med vissa bakterier som lever i knoppar på själva plantorna, men spannmålsgrödor kan inte göra det. Så spannmålsgrödor - de överlägset vanligaste odlade grödorna i världen - dränerar det tillgängliga kvävet från jorden, då är man sugen på mer, som appliceras i form av gödningsmedel.

Men att producera gödsel är extremt energikrävande, kräver massor av fossila bränslen, speciellt naturgas, vilket inte är idealiskt. Plus, appliceringen av gödningsmedel är sällan effektiv, leder till att gödselmedel rinner ut i vattendrag – inte heller idealiskt.

Vid MIT, Voigt Lab – uppkallad efter dess ledare, biologisk ingenjör Christopher Voigt—har arbetat med att skapa spannmålsgrödor som fungerar som baljväxter, att fixera sitt eget kväve. Men att överföra dessa bakterier, eller deras effekter, från baljväxter till spannmålsgrödor är otroligt komplicerat och svårt, lastad med hinder.

MIT meddelade denna vecka att Voigt Lab framgångsrikt har överfört några av de vitala strukturerna inom bakteriernas celler, undvika det eventuellt oöverstigliga problemet med att överföra hela bakterien. Forskarna är snabba att notera, även om det här är "bara ett steg, även om ett stort steg” för att skapa en kvävefixerande spannmålsväxt. Varje specifik stam av varje spannmålsgröda är olika; varje specifik kvävefixerande bakterie är olika. Men deras arbete visar på allvarliga framsteg mot detta mål.

Även utöver miljö- och säkerhetsapplikationerna, en kvävefixerande gröda skulle kunna planteras i jordar som normalt anses vara för kvävefattiga för att vara värda att besväras med. Teoretiskt sett, detta kan öppna upp världen:mindre gödselmedel, och fler grödor.