Российские ученые создали инновационное микробиологическое удобрение

Основой разработки стали азотофиксирующие бактерии, способные преобразовывать атмосферный азот в форму, доступную для растений. Удобрение предназначено для применения в сельском хозяйстве, агропромышленном комплексе и фермерских хозяйствах. Оно призвано повысить урожайность, снизить засоленность почв и сделать сельхозпродукцию более доступной.

На сегодняшний день минеральные удобрения широко распространены. Однако их использование сопряжено с рядом недостатков. Так, неконтролируемое применение удобрений приводит к засаливанию и эрозии почвы, минеральные удобрения вымываются и попадают в грунтовые воды и могут вредить организмам – симбионтам. В результате их продолжительного применения на посевных территориях, количество удобрений достигло предельно допустимых значений, из-за чего повышение концентрации практически не влияет на урожайность сельскохозяйственных культур, с такой проблемой уже столкнулся Китай.

В отличие от традиционных минеральных удобрений, микробиологические действуют бережно и эффективно. Они способствуют росту растений, восстановлению почвы, улучшению усвоения минералов и подавлению вредоносных микроорганизмов.

Первый этап исследования включал идентификацию азотофиксирующих бактерий, создание шести серий образцов и тестирование их стабильности. Второй этап направлен на оценку эффективности удобрения и подготовку патента.

Бактерии были выделены из почвы ботанического сада РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и оказались эффективными симбионтами для различных растений, включая Sorbus aucuparia, Monstera deliciosa, Fabaceae spp., Quercus robur, Ficus carica, Aucuba japonica. Эксперименты показали, что бактерии ускоряли прорастание семян огурца сорта Либелле F1, способствовали раннему появлению настоящих листьев и увеличению роста стеблей, не вызывая мутаций.

Результаты превзошли показатели популярного препарата Азотовит®, что делает их весьма перспективными для использования в биоудобрениях. «Отдельно хочется сказать про опыт в полевых условиях, где сравнивались 15-дневные ростки из лаборатории, обработанные бактериальной суспензией, и необработанные ростки огурцов Либелле F1, высаженные из горшков в теплицу, – рассказывает Григорий Бошляков, студент РТУ МИРЭА. – Хоть выборка была небольшой и эксперимент нуждается в увеличении повторности и репрезентативности, но обработанные ростки были выше практически на полметра своих собратьев, а плоды корнишонов, которые в среднем по заявлению производителя должны быть в длину от пяти и не более семи сантиметров, достигли размеров от шести до девяти сантиметров».

«В ходе экспериментов улучшена среда для роста фитостимулирующих микроорганизмов. Особенностью новой среды является использование отвара из чечевицы, – рассказала Мария Золотарева, старший преподаватель кафедры биотехнологии и промышленной фармации РТУ МИРЭА. – С помощью современного метода времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI-TOF MS) было точно определено, что два из исследуемых штаммов относятся к виду Agrobacterium radiobacter. Для точной идентификации видов бактерий использовался метод секвенирования ДНК по Сэнгеру на оборудовании компании «Евроген». В результате исследований выяснилось, что штамм, связанный с растениями семейства Fabaceae, относится к виду Ancylobacter defluvii, штамм из растения Monstera deliciosa – к Agrobacterium radiobacter, а штаммы, полученные из растений Ficus carica и Aucuba japonica, отнесены к роду Agrobacterium».

Кроме того, бактерии, ассоциированные с S. aucuparia и Fabaceae spp., продемонстрировали антагонизм к фитопатогенным бактериям, таким как Pseudomonas Chlororaphis. Все исследуемые культуры способны синтезировать сидерофоры, подобные азотобактину, в ответ на антигены Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas chlororaphis. Спектрофлуориметрические измерения подтвердили наличие флуоресцентных пиков при длине волны 350 нм, характерных для азотобактина. Эти данные делают бактерии перспективными агентами для биоконтроля сельскохозяйственных культур.

Удобрение будет упаковано в удобные пластиковые флаконы с дозаторами, что облегчит его применение частными покупателями. Каждый флакон содержит смесь бактерий в концентрации 10^9 КОЕ/л, обеспечивающей максимальную эффективность препарата.

Для завершения разработки необходимо провести дополнительные испытания, включая оценку антагонистической активности препарата против фитопатогенов, вызывающих различные болезни растений, проверить стабильность и сроки хранения готового продукта, изучить механизмы взаимодействия микроорганизмов на молекулярном уровне и подготовить заявку на патент. Также планируется разработать технологию масштабного производства удобрения.

Проект Григория Бошлякова демонстрирует, что молодые ученые могут вносить весомый вклад в развитие сельского хозяйства и экологии. Его разработка не только решает важные социальные проблемы, но и обладает значительным коммерческим потенциалом.

Проект представлен на «Акселераторе 4.0 РТУ МИРЭА вторая волна» и получил грант на дальнейшее развитие.

Источник: https://naked-science.ru/article/column/mikrobiologicheskoe-udobr