КУРС ЦБ $ USD 74,1586 EUR 87,2253
00:00:00  00.00.0000
Москва 0 , 0м/с
Бактерии и фосфор: как решить проблему с фосфорным голоданием растений
Около 50% обрабатываемых земель в мире страдают от дефицита фосфора, и здесь могут помочь фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы, но не все, а только самые эффективные

Международная группа ученых из Италии (Университет Фоджи) и Великобритании (Институт исследования сельхозкультур Rothamsted Research) опубликовали на портале MDPI статью о пользе фосфат-солюбилизирующих бактерий. Вот о чем рассказывают исследователи.

Фосфор (P) является важным макроэлементом для растений, являясь структурным компонентом нуклеиновых кислот, фосфолипидов и аденозинтрифосфатазы, как ключевого элемента метаболических и биохимических путей, особенно важных для биологической азотфиксации и фотосинтеза.

Даже если фосфор присутствует в почве как в органических, так и в неорганических формах, для поглощения корнями доступно лишь небольшое количество.

Известно, что около 50% обрабатываемых земель в мире страдают от дефицита P из-за недостаточного внесения в сельскохозяйственных системах или из-за того, что он иммобилизован вскоре после внесения в почву, что делает элемент недоступным для растений.

Это связано с его высокой реакционной способностью с катионами, такими как кальций и магний в известковых почвах или алюминий и железо в кислых почвах.

Дефицит P серьезно ограничивает урожайность, и для получения высоких результатов нужно вносить фосфор регулярно. Мировое потребление удобрений с фосфором растет и одновременно повышается риск загрязнения водоемов сточными водами, что усиливает критическую проблему цветения токсичных водорослей.

Центральное значение фосфатов в питании растений и устойчивости сельского хозяйства давно признано. Ученые предпринимают значительные усилия, чтобы понять, как растения адаптируются к дефициту фосфора и найти механизмы, которые бы увеличивали поглощение, транспортировку и использование растением этого вещества.

В частности, на поглощение фосфора влияют корневая архитектура и корневая экссудация органических кислот (например, лимонной, яблочной и щавелевой кислот) и ферментов (фосфатаз и фитаз) в ризосферу, солюбилизирующую неорганические комплексы P и минерализующую органический P, соответственно.

Сейчас роль почвенных микробов, присутствующих в ризосфере растений, приобрела важное значение в целом.

Фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы представляют собой группу PGPB, которые, как известно, растворяют как неорганический, так и органический фосфор и поддерживают уровень питательных веществ в почве.

Фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы подразделяются на P-солюбилизирующие бактерии (PSB) и P-минерализующие бактерии (PMB) в зависимости от используемых источников фосфора и механизмов, обеспечивающих доступность P для растения. Иногда солюбилизация и минерализация могут сосуществовать в одном и том же бактериальном штамме.

Инокуляция почвы микроорганизмами, способными мобилизовать почвенный фосфор путем солюбилизации или минерализации, соответственно, представляет собой перспективную стратегию защиты урожая.

Кроме того, некоторые фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы могут улучшать рост растений не только благодаря лучшей доступности вещества, но и благодаря увеличению площади поверхности корня за счет способности синтезировать и экспортировать гормон ауксин, стимулирующий рост корней.

Индол-3-уксусная кислота является наиболее распространенным производимым ауксином, и считается биостимулятором для корневой системы.

Целью данной работы было оценить эффект инокуляции двумя штаммами Bacillus spp.- 12А и 25А - на развитие проростков пшеницы.

Генотип твердой пшеницы и обычной выращивали в контролируемых условиях в компостной среде с низким P для оценки: (а) влияния бактериальных изолятов на рост растений и архитектуру корневой системы; (б) экспрессия двух ключевых генов, указывающих на ответ при фосфорном голодании поглощением фосфата - TaIPS1 и TaPHT1.6-B1.

Результаты показали, что инокуляция штаммом 12А значительно увеличила длину корня, площадь поверхности корня и биомассу. Кроме того, наблюдалось увеличение сухого веса побегов и содержания Р. Это может быть объяснено способностью штамма 12А продуцировать индол-3-уксусную кислоту в дополнение к P-минерализующей и P-солюбилизирующей способности.

И, напротив, никакого влияния на рост растений не наблюдалось для штамма 25А. Инокулят 25А не оказывал влияния на развитие корня, несмотря на его способность минерализовать и солюбилизировать фосфор. Отчасти это объясняется его неспособностью продуцировать индол-3-уксусную кислоту Наконец, влияние штамма 25А было недостаточным для увеличения роста растений по причине более низкой способности минерализовать Р, чем у штамма 12А.

Анализ экспрессии генов показал общую низкую экспрессию TaIPS1 в инокулированных растениях и высокую экспрессию TaPHT1.6-B1 в растениях, инокулированных 12А. Это говорит о том, что P-чувствительные гены могут быть полезными молекулярными индикаторами для оценки эффективности PSB и PMB.

В целом, ученые приходят к выводу: положительный ответ роста растений на инокуляцию и анализ экспрессии генов позволяют предположить, что штамм Bacillus sp. 12А – многообещающий кандидат для производства биоудобрений.

Источники: АгроXXI
вторник, 04 августа 2020
понедельник, 03 августа 2020
Все новости