A mezőgazdaság egyik alapjai a talajba juttatott foszfátionok PO₄^3-, amely a növények által könnyedén fölvehető, ebből fedezik a foszforigényüket. Azonban a foszfát jelenleg nem-megújuló nyersanyag, azaz a magas foszfáttartalmú kőzeteket bányákból hozzák a felszínre, amikor elfogy a foszfát, kimerül a bánya, új foszfátgazdag lelőelyet keresnek, ha találnak. A jelenlegi felhasználás mellett a foszfátkészletek néhány évtizedig tartanak ki, a cikkben 70-200 évet írnak, de a legkülönbözőbb becslések olvashatóak 50-300 év között. Mivel a készletek fogynak, a foszfát, ezáltal a mezőgazdasági termékek árai is emelkednek, a jövőben várhatóan még drágábban lehet majd hozzájutni. Mivel a foszfátion a növények számára egyedül hasznosítható foszforvegyület, jelenleg a művelt földek 67% -án a foszfor a termést legjobban befolyásoló tényező, vagyis a növekedést meghatározó tápanyag. Mivel a trágyával kiszórt foszfátot a talajlakó baktériumok hamar szerves foszforvegyületekké alakítják, így a földekre juttatott foszfátnak 20-30% -át hasznosítják ténylegesen a haszonnövények. A fölös foszfor a vizekbe jutva mérgező algák elszaporodását segíti, nagyban károsítja a vizek élővilágát.

Azonban nem a foszfát az egyetlen foszforvegyület, létezik egy foszfit nevű PO₃^3- képletű ion is, amelyet sokkal kevesebb mikróba hasznosít, mint a foszfátot, jobban oldódik vízben, csak éppen a haszonnövényeink sem tudják fölvenni a talajból, így nem is alkalmas trágyázásra. No de mire találták ki a rekombináns DNS technológiát?

A szerzők fogtak egy foszfithasznosító baktériumot, a Pseudomonas stutzeri WM88 nevű törzset, amelynek ismert a PtxD enzimje, amelyik egy foszfitionból és egy NAD+ molekulából szervetlen foszfátot és NADH -t állít elő. A ptxD gént lúdfűbe (Arabidopsis thaliana) juttatták, majd ezeket a növénykéket foszfátot és foszfitot tartalmazó táptalajra juttatták. Ennek az eredménye látható az eslő A ábrán, a Pi táptalaj egyedül foszfátot tartalmazott, a Phi táptalaj egyedül foszfitot, mint foszforforrást. A lemez négy negyedéből a "wt" negyedbe vad típusú lúdfüvet vetettek, a többi három negyedbe pedig a ptxD gént a genom három különböző pontján hordozó lúdfüveket. Mint látható, mind a négy törzs vígan nő foszfáton, de a mezei lúdfű elpusztul foszfiton, mígy a PtxD enzim segítségével a többi három törzs vígan nő foszfiton is. A B ábra a növénykék gyökérzetét mutatja, a C ábra gyakorlatilag ugyanezt mutatja, csak itt talajba ültették a magokat és ott figyelték a növekedésüket, foszfát és foszfittrágyázás után, látható, hogy a GM-lúdfüvek jól nőnek foszfiton is.

Hogy megnézzék, más növényekben is működik -e a rendszer, dohánynövényekbe is bejuttatták a ptxD gént, nem meglepő módon a GM-dohány is elélt foszfiton. Ezt mutatja a második ábra, foszfátpótlás nélkül a vad típusú dohányhoz hasonlóan nőttek a növénykék, foszfáttrágyázás hatására mindkét törzs egyedei szép nagyra nőttek, viszont foszfittrágyázás hatására csak a GM-dohánynövénykék nőttek meg, a nem-GM-dohányok csenevészek maradtak. Megmérték a növényi részek foszfittartalmát is, azt tapasztalták, hogy a foszfittrágyán nevelt növénykék szöveteiben is a kimutathatósági határnál kevesebb foszfit található, amit fölvettek, azt foszfáttá alakították.

Mivel az eddigi kísérleteket csíramentes talajjal végezték, meg akarták tudni, hogy vajon ugyanezt látják -e olyan talajban is, amelyben mikróbák is élnek? A B ábra a fosztfát illetve foszfittrágyázás dózisfüggését mutatja, különböző mennyiségű foszfát- illetve foszfittrágyázás hatására a két törzs egyedei különbözően növekednek. Meglepő módon azt tapasztalták, hogy a foszfittal trágyázott GM-növénykék 15-20% -kal több biomasszát állítottak elő, mint az ugyanennyi foszfáttal trágyázottak.

Itt viszont előkerül a foszfitnak egy kifejezetten előnyös tulajdonsága: Az elején már szóba került, hogy a foszfitot a növények nem hasznosítják. Igen ám, de a gyomok is növények. Ha egy földet foszfittal trágyáznak, az a gyomok számára egy foszforsivatag, míg a PtxD-termények számára bőséges táptalaj. Vagyis ezzel megoldható lenne a vegyszermentes gyomirtás is, egyszerűen ugyanazon a földön a gyomok nem tudnak kinőni, mert nem jutnak foszforhoz, a vetés meg igen. Hogy ezt vizsgálják, két gyomnövényt használtak a Brachypodium distachyont és az Ipomoea purpureát. A magjaikat egyszerűen összekeverték a dohánymagokkal és ugyanabba a földbe ültették őket. Az eredmény látható a harmadik ábrán: A trágyázatlan földben ("no P") egyik növény sem nőtt igazán magasra, dohányt itt nem is látszik. A foszfáttal trágyázott földben ("phosphate") elég jól nőtt mindhárom növény, láthatóan a dohánnyal keményen versengenek a gazok. Ellenben a harmadik edényben, ahol csak foszfittal trágyázták a növényeket, a gazok láthatóan rosszul nőnek,  míg a dohánynövények gyönyörűen fejlődtek. A C ábrán a megtermelt biomassza mennyisége látható. Ez lenne a vegyszermentes gyomirtás egyik módja, egyszerűen olyan foszforvegyülettel lehetne trágyázni, amit a gyomok nem hasznosítanak, így szántás, gyomirtó permetezés, vagy bármilyen kezelés nélkül lehetne őket visszaszorítani. Mármint ha valaha engedélyezik, mert ugye ezek a növények vastagon GMOnak számítanak.

López-Arredondo, D.L., Herrera-Estrella, L., 2012. Engineering phosphorus metabolism in plants to produce a dual fertilization and weed control system. Nat Biotech 30, 889–893. doi:10.1038/nbt.2346