Учёные разработали новый способ стимуляции роста растений с использованием бактерий

Инновационная технология эмульгирования значительно повышает выживаемость полезных микроорганизмов, что способствует укреплению растений и обеспечивает их защиту от вредителей.

Группа исследователей представила новый подход к инкапсуляции полезных бактерий, который позволяет длительно сохранять их жизнеспособность и применять для обработки растений с целью усиления их роста, повышения устойчивости к болезням и защиты от вредителей. Разработанная методика открывает путь к широкому внедрению бактериальных препаратов в сельском хозяйстве, включая совместное использование их с распространёнными агрохимикатами.

Многие микроорганизмы, способствующие росту растений, чрезвычайно чувствительны к условиям окружающей среды, поэтому их трудно встроить в практичные и долговечные формы для применения на листьях или корнях. Новая технология позволяет стабилизировать такие бактерии, создавая условия для разработки «растительных пробиотиков» с заданными свойствами.
Речь идет о бактериях, стимулирующих рост растений (PGPB) – микроскопических помощниках, которые улучшают поглощение питательных веществ и повышают устойчивость растений к заболеваниям и вредителям. Однако долгое время существовала проблема: при попытке создать единый состав, включающий как агрохимикаты (удобрения, пестициды), так и бактерии, последние быстро погибали. Ученые стремились найти способ объединить эти элементы без снижения эффективности каждого из них.

Здоровая микробная среда вокруг растений дает им возможность лучше усваивать компоненты почвы и повышает иммунитет, что потенциально позволяет уменьшить расход удобрений и химических средств защиты, не снижая урожайность.

Основу новой технологии составляет особая эмульсия

Эмульсия создана из небольшого числа компонентов. Первая ее часть – солевой раствор, в составе которого присутствуют полигидроксиалканоаты. Для демонстрации работы системы специалисты использовали два вида бактерий:

• Pseudomonas simiae, выполняющую роль биопестицида и повышающую устойчивость растений к болезням;
• Azospirillum brasilense, которая фиксирует азот и действует как биологическое удобрение.

Вторая часть эмульсии включает биоразлагаемое масло и полимер целлюлозного происхождения. Последний можно «зарядить» действующими веществами агрохимикатов, что позволяет включать их в состав эмульсии без применения токсичных органических растворителей, которые традиционно используются в пестицидных препаратах.
После смешивания двух фаз масло распадается на множество мелких капель, равномерно распределяющихся в солевом растворе. Целлюлозный полимер покрывает капли, препятствуя их объединению. По принципу действия такая система напоминает салатную заправку, где масло удерживается во взвешенном состоянии. Это позволяет сочетать бактерии и агрохимические вещества в единой безопасной формуле.

Проверка работоспособности технологии

Чтобы оценить эффективность новой эмульсии, учёные провели два эксперимента. Первый тест заключался в сравнении жизнеспособности PGPB в разработанной эмульсии и в обычном физиологическом растворе. Образцы оставили при комнатной температуре. Через месяц результаты оказались впечатляющими:

• численность бактерий Pseudomonas simiae в эмульсии оказалась выше на 200%, чем в контроле;
• количество бактерий Azospirillum brasilense выросло на 500% по сравнению с раствором без эмульгирования.