Gödsel kräver mycket energi för att producera, tas ineffektivt in av växter, och avrinning kan förorena vattendrag. Men tänk om växter helt enkelt kunde producera sitt eget gödselmedel? Det är en fråga som mängder av forskare försöker svara på, och ny forskning från Washington University i St Louis har tagit ett stort steg mot det målet.

En av de mest lovande vägarna på denna arena är det som kallas kvävefixerande bakterier. Huvudkomponenten är de flesta gödselmedel är kväve, vilka växter som behöver växa. Kväve finns runt om i jordens atmosfär, men växterna kräver lite extra hjälp för att ta tag i och omvandla den till en form som växterna kan använda. Bearbetningen för att göra kväve användbart kallas "kvävefixering, ” och det görs mestadels av bakterier. Det finns gott om bakterier i jorden som gör detta, producerar kväve för växter att suga upp, men moderna grödor är så kvävehungriga att bakterierna inte kan hänga med och deras ansträngningar måste kompletteras med kvävebaserad gödsel.

Jordbakterier har fördelen av att fixera sitt kväve utan störningar av syre, vars närvaro normalt skulle försämra denna ansträngning. Det finns en typ av bakterie, Cyanothece, som lyckas både utföra fotosyntes och fixera kväve.

Hur gör Cyanothece detta? Forskarna upptäckte att bakterierna verkar på en dygnsrytm, precis som människor. Den utför fotosyntes under dagen, och sedan andas ut syret, så att den fixerar kväve på natten. Nästa steg var att se om denna förmåga framgångsrikt kunde överföras till andra organismer.

De lyckades med framgång ta några av generna från Cyanothece och fästa dem i en bakterie som inte naturligt har förmågan att fixera kväve. Tack vare att du förstår dygnsrytmen, de lyckades och slutade med ett stort första steg mot att självgödsla växter:en organism som har genmanipulerats för att fixera kväve.

”Att konstruera kvävefixerande anläggningar är en stor utmaning inom jordbruket och det kommer att ta lite tid att uppnå denna dröm. I samarbete med andra växtforskare, vi kommer nästa att försöka efterlikna vår cyanobakteriella ingenjörsmetod i kärlväxter, ” skriver Himadri Pakrasi, studiens huvudförfattare, i ett mejl. Men Hej, om forskare kan ge denna förmåga till några slumpmässiga bakterier, varför inte majs?