Студентки Химико-технологического института НовГУ Анастасия Пушкарева и Дарья Петухова под руководством доцента кафедры биологии и биоинформатики Екатерины Петровой изучили влияние психобиотиков на рост и развитие растений. Подобные исследования в будущем позволят внедрить новые технологии в сельское хозяйство и значительно снизить негативное воздействие традиционных удобрений как на экосистемы почв, так и на качество продуктов питания.
Психобиотики – такие как штаммы Lactobacterium и Bifidobacillus – хорошо известны своей способностью влиять на психическое здоровье человека через ось «микробиота–кишечник–мозг». Но исследование показывает, что сфера их применения может быть гораздо шире. Потенциал этих микроорганизмов выходит далеко за рамки медицины.
— Мы проанализировали более 50 современных исследований, в которых прослеживается аналогия между реакцией на стресс у млекопитающих и растений, — рассказала Анастасия Пушкарева. — Ключевую роль в этой аналогии играет гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). У растений, как и у животных, она синтезируется при стрессе и действует как сигнальная молекула, запускающая защитные механизмы. Наша гипотеза заключается в том, что психобиотические штаммы бактерий, осваивая ризосферу (зону вокруг корней – прим. ред.), могут модулировать уровень ГАМК в растении, тем самым «закаляя» его.
По наблюдениям авторов, эксперименты ученых на томатах и рисе показали, что инокуляция корней специфическими штаммами Lactobacillus и Bifidobacterium приводила к повышению устойчивости к засухе на 25-40% за счет более эффективного закрытия устьиц и сохранения воды в тканях. Также наблюдалось усиление синтеза антиоксидантов на 15-30%, что улучшило защиту клеток от окислительного стресса, вызванного заморозками или УФ-излучением. Важным результатом стало снижение заболеваемости корневыми гнилями на 20-35% за счет конкурентного вытеснения патогенных грибов рода Fusarium и бактерий Ralstonia solanacearum.
— Механизм работы психобиотиков комплексный, — пояснила Анастасия Пушкарева. — Помимо защиты от стресса и патогенов, полезные микроорганизмы выполняют питательную функцию. Благодаря им в ризосфере фиксируются дополнительные азот, фосфор и углерод. Азот критически важен для наращивания зелёной массы и синтеза белков, а фосфор ускоряет цветение и плодоношение. Исследования, например, в Университете Шеффилда, показали, что внесение пробиотиков в искусственный грунт для томатов значительно усиливало их собственный иммунитет.
— Важно понимать, что речь идет не просто о «подкормке» растения, а о сложном диалоге, — подчеркнули авторы. — Психобиотики в ризосфере действуют как посредники. Они, с одной стороны, конкурируют с патогенами за ресурсы и пространство, а с другой — стимулируют собственные защитные системы растения через синтез сигнальных молекул, в том числе ГАМК. Нами были систематизированы данные, показывающие, что применение таких бактериальных консорциумов позволяет на 15-20% сократить дозы минеральных азотных и фосфорных удобрений без потери урожайности. Более того, пробиотики способны нейтрализовать токсины и даже выводить из почвы вредные остатки пестицидов и синтетических красителей.
Авторы подробно рассматривают концепцию «почва как кишечник».
— Еще одним действием пробиотиков всех штаммов, в том числе и психобиотиков, является их влияние на микроорганизмы, — отметила Анастасия Пушкарева. — Основная задача пробиотиков в этом контексте заключается в синтезе антимикробных веществ и побуждении образования слизи в качестве дополнительного барьера. Подобные эффекты при внесении микроорганизмов можно рассматривать не только в организменной среде, но и в почвенной. Способность пробиотиков «переваривать» патогены позволяет поддерживать в нормальном состоянии состав микробиоты кишечника животных и человека.
Обе среды характеризуются высоким биоразнообразием микроорганизмов, наличием градиентов pH, кислорода и влаги, постоянным взаимодействием между микрофлорой и «хозяином» - растением или кишечным эпителием. Все эти сходства позволяют переносить принципы действия психобиотиков из медицины в агрономию.
Исследование носит фундаментальный характер и закладывает научную базу для создания коммерческих биопрепаратов нового поколения. Авторы делают вывод, что направленное использование психобиотических штаммов может стать основой для двух стратегий повышения устойчивости растений: усиления собственного иммунитета через гормональную регуляцию (ГАМК) и прямой биологической защиты от почвенных патогенов. По мнению авторов, подобные исследования могут поспособствовать внедрению новых технологий в сельское хозяйство, благодаря чему снизится разрушительное влияние химических удобрений на почву и отложение продуктов их распада в плодах и зеленых частях культур, потребляемых в пищу человеком.
Фото: https://oleoscope.com/wp-content/uploads/2025/02/adobestock_158463255.jpeg