Биологи УрФУ выяснили, как бактерии помогают сельхозкультурам усваивать жизненно необходимый для них азот, в том числе из атмосферы. Эксперименты провели на двудольных (томаты, подсолнечник, рапс) и однодольных (пшеница, лук, чеснок) видах. Результаты опытов на томатах опубликованы в журнале Nitrogen, сообщила пресс-служба вуза.
В настоящее время большая часть сельхозземель испытывает острую нехватку азота. Поэтому целью исследования уральских ученых было – понять, как выращивать культурные растения в таких неблагоприятных условиях, а также выявить наиболее устойчивые виды и сорта.
Исследователи изучили механизмы, которые помогают растениям адаптироваться к дефициту азота на уровне разных органов:
- надземной биомассы,
- корневой системы,
- внутрикорневого строения.
Также ученые изучили ризобактериом этих растений, то есть совокупность всех бактерий, которые обитают в непосредственной близости от их корней, и выделили те, которые непосредственно участвуют в азотном цикле.
В атмосфере содержится 78% азота по объему, однако он не доступен для растений, отметили ученые. Чтобы использовать этот азот, культуры «привлекают» различных микробов-помощников, в том числе азотфиксирующие ризобактерии.
Ризобактерии, способные фиксировать атмосферный азот, могут также обеспечивать им растения, но это энергозатратный процесс. В свою очередь растения снабжают бактерии сахарами, образующимися в процессе фотосинтеза. Эти сахара бактерии могут использовать как источник углерода и энергии для фиксации азота, переводя его в доступную для растений форму. Таким образом, добавляя азотные удобрения в почву, мы подкармливаем не только растения, но и их бактериальных «партнеров», которые при этом еще эффективнее осуществляют процесс азотфиксации.
Галина Борисова - профессор кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ
Каждый сорт томата имеет свою специфику адаптации к ограниченному азотному питанию. Сорта отличаются потребностью в азоте и по-разному накапливают его в биомассе.
Ученые изучили низкорослые сорта томатов, которые можно выращивать в комнатных условиях, – БАЛКОННОЕ ЧУДО, КОМНАТНЫЙ СИБИРЯК и ВОРОНИЙ ГЛАЗ. По словам исследователей, последние два сорта неплохо накапливали азот в неблагоприятных условиях, и добавление даже небольшого количества азотного удобрения увеличивало разнообразие и количество азотфиксирующих микроорганизмов в их прикорневой системе.
Работу биологов поддержал РНФ (проект № 24-26-00248). Исследования в вузе проводятся при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.