カリフォルニア大学デイビス校の研究者らは、CRISPR遺伝子編集を用いて土壌細菌による自然窒素固定を促進する小麦植物を開発した。この革新は、植物のアピゲニン生産を高め、細菌が保護バイオフィルムを形成し、大気中の窒素を利用可能な形に変換するのを促す化合物である。この画期的な成果は、肥料使用の削減、汚染の低減、世界中の農家にとっての高い収量を約束する。
この開発は、UC Davis植物科学科の著名な教授であるEduardo Blumwald氏が率いる研究から生まれた。チームは植物が自然に産生する2,800の化学物質を調査し、窒素固定細菌がバイオフィルム—窒素酵素である窒素酵素の機能に不可欠な粘着性で低酸素のコーティング—を生成するのを刺激する20の物質を特定した。CRISPRを用いて、小麦のアピゲニン（フラボン）の合成を強化し、土壌への放出により細菌活動を誘発した。
実験では、改変されたヘキサploid小麦は、低窒素条件下で非改変植物に比べて穀物収量が向上した。この研究は、2025年のPlant Biotechnology Journalに詳述されており、以前の稲での成功を基に、他の穀物への拡大を目指す。
小麦は世界の窒素肥料の約18%を消費し、2020年には国連食糧農業機関（FAO）によると世界で8億トン以上が生産された。しかし、植物は施用肥料の30～50%しか吸収せず、残りは水路に浸出してデッドゾーンを形成したり、一酸化二窒素（温室効果ガス）を放出したりする。
Blumwald氏は発展途上地域の可能性を強調した：「アフリカでは、お金がないので肥料を使わず、農場は6～8エーカー程度の小規模だ」と彼は述べた。「土壌中の細菌を刺激して作物の必要な肥料を自然に生成する作物が植えられるのを想像してみろ。すごい！ それは大きな違いだ！」
米国では、USDAによると2023年に農家は肥料に約360億ドルを費やした。Blumwald氏は、5億エーカーの穀物で肥料使用の10%を削減できれば、年間10億ドル以上の節約が可能と保守的に推定した。カリフォルニア大学は特許出願中であり、Bayer Crop ScienceとUC Davis Will Lester Endowmentからの資金提供を受けた。共著者はHiromi Tajima、Akhilesh Yadav、Javier Hidalgo Castellanos、Dawei Yan、Benjamin P. Brookbank、Eiji Nambara。