Специалисты кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ создали биопрепарат, который стимулирует рост растений и помогает им справляться со стрессом. В основе препарата — PGP-бактерии (Plant Growth-Promoting Bacteria), которые ученые собрали на берегах соленого озера Атавлы в Курганской области.
«Из ризосферы растений “Лебеда простёртая” (Atriplex prostrata), которые мы собрали на озере Атавлы, удалось выделить бактерии. Эти бактерии вырабатывали ауксины, солюбилизировали фосфаты и были устойчивы к высоким дозам засоления», — рассказывает руководитель исследования, доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Анастасия Тугбаева.
Состав микроорганизмов биологи изучили новыми генетическими методами. Так, с помощью метагеномного анализа они исследовали бактериальный состав сообществ в совокупности, а с помощью молекулярно-генетического анализа установили видовую принадлежность «чистых» (изолированных) бактерий. Анализ свойств бактерий позволил выделить наиболее подходящие, те, которые действительно являются помощниками растений. После чего бактерии культивировали (вырастили) и приготовили из них прототип биопрепарата или бактериальное удобрение.
«Мы полагали, что биопрепарат, полученный из таких бактерий, может стимулировать рост культурных растений, в том числе поможет им справиться с неблагоприятными факторами — засолением и тяжелыми металлами, — добавляет заведующий лабораторией молекулярной и клеточной биотехнологии УрФУ Александр Ермошин. — Сейчас мы проводим биологические испытания полученных штаммов на сельскохозяйственных культурах — пшенице и ячмене. Растения высадили как на чистые почвы, так и на загрязненные — в условиях хлоридного и сульфатного засоления. Первые результаты показали, что полученные штаммы бактерий и биопрепарат на их основе усиливают скорость роста злаков в сравнении с необработанными и помогают растениям эффективно бороться со стрессовым фактором».
Главное, что удалось доказать биологам — бактерии и биопрепарат применимы к культурным растениям. Значит, их можно использовать для сельскохозяйственных культур, не приспособленных к росту в соленыхи засушливых условиях, и повышать таким образом их стрессоустойчивость и урожайность.
Отметим, исследования на кафедре проводятся при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-76-10062), Министерства науки и высшего образования России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Справка
Засоление почв — глобальная сельскохозяйственная проблема, особенно в засушливых и полузасушливых регионах. Актуальна в Узбекистане, Казахстане, Индии, Пакистане, США, Египте, Австралии. В России с проблемой засушливых почв сталкиваются в Калмыкии, Ставропольском крае и на юге Сибири.
По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, общая площадь засоленных почв на сегодня составляет 7–10 % суши Земли (более 1 млрд га), из которых около 62 млн га антропогенного (орошаемого) засоления.
Проблема соленых почв в том, что со временем их структура ухудшается, снижается плодородие. Высокая концентрация солей оказывает токсичное воздействие на растения, приводит к осмотическому стрессу, нарушает нормальный рост и развитие растений, приводит к снижению урожайности и ухудшению качества плодов и самих растений. Ежегодно потери сельского хозяйства от засоления почв, по данным той же организации ООН, составляют порядка 27 млрд долларов.
В целом о современных методах селекции и выращивания растений, а также о том, чем занимаются биологи на Урале, рассказал доцент кафедры и заведующий лабораторией молекулярной и клеточной биотехнологии УрФУ Александр Ермошин в видео о селекции растений.