Бактерии с засоленных почв помогут улучшить продуктивность сельскохозяйственных культур, полагают биологи Уральского федерального университета. Чтобы выделить эти бактерии, группа биологов изучила почву, окружающую корни торичника морского, а именно — бактериальное сообщество, которое помогает растению выживать в стрессовых условиях. Как полагают ученые, на основе этих бактерий можно создать биопрепарат, который повысит устойчивость сельскохозяйственных культур к солевому стрессу и улучшит их продуктивность в тяжелых для растений условиях. Исследование ведется при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-76-10062). Результаты опубликованы в журнале Microbiology Research.

«Повысить выживаемость растений на засоленных почвах может помочь бактериальный препарат. В его основе будет один или комбинация микроорганизмов, которые, как мы полагаем, будут защищать растения от стресса и улучшат плодородие почвы. Это поможет выращивать на соленых почвах такие сельхозкультуры, как картофель, пшеница. Предыдущие исследования показали, что многие из бактерий, населяющих почву вокруг растений галофитов, адаптированных к высоким уровням солености, играют важную роль в улучшении плодородия почвы и стимулировании роста растений», — рассказывает руководитель исследовательской группы, доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Анастасия Тугбаева.

С засолением почвы сталкиваются 10 % орошаемых земель на планете. По различным оценкам, площадь засоленных земель в России составляет примерно 10–30 млн га. На таких участках сокращается биоразнообразие, снижается урожайность сельхозкультур, что ведет к экономическим потерям, увеличению бедности и миграции населения из сельских районов. В мире в условиях роста населения и увеличения потребности в продовольствии, использование всех доступных земель, включая засоленные, становится критически важным. Это может помочь компенсировать недостаток сельхозугодий в других районах и снизить давление на лучшие земли.

В работе биологи проанализировали и классифицировали по уровню солености образцы почвы с берега водоема и сельхозугодий в окрестностях. Затем выделили и провели секвенирование ДНК бактериальных генов из образцов. Сравнительный анализ разных микробных сообществ показал их зависимость от уровня солености почвы. В образцах с высоким содержанием солей было выявлено высокое разнообразие бактерий, способных выживать и развиваться в условиях солености такого уровня. Многие из них способны улучшать минеральный состав почвы, синтезировать фитогормоны, стимулировать защитные реакции растений.

Исследователи использовали метагеномный анализ — метод изучения генетического материала, извлеченного напрямую из среды, содержащей множество микроорганизмов. В отличие от традиционных микробиологических методов, при которых выделяются и культивируются отдельные виды организмов, метагеномный анализ дает полную картину микробного разнообразия и взаимодействий. Такие методики позволяют оценить функции отдельных видов бактерий в сообществе. Например, можно выявить гены, отвечающие за выработку веществ, улучшающих рост растений, а также за метаболизм, способствующий разложению или нейтрализации токсичных соединений в почве.

«Используя высокопроизводительное секвенирование, нам удалось идентифицировать виды микроорганизмов с полезными для растений функциями и оценить потенциал сообществ ризосферы торичника морского для создания биопрепаратов», — говорит Анастасия Тугбаева.

Отметим, торичник морской произрастает на солончаках, солонцах и по берегам соленых водоемов. Это растение адаптировано к жизни в условиях повышенной солености. В России этот вид встречается в южных регионах, таких как озеро Курги в Челябинской области, где биологи собрали образцы почв и растений. В Мурманской, Липецкой, Новгородской и Калининградской областях, Республике Саха это растение включено в Красную книгу.