Живые системы

вернуться в обычный режим
Главная Биотехнологии

Российские учёные открыли новые бактерии для защиты сельхозкультур

Новые виды бактерий из тканей сфагновых мхов выделила группа российских и австрийских учёных. Большая часть полученных штаммов способна подавлять развитие грибов и бактерий, патогенных для высших растений, и, вероятно, послужит основой биопрепаратов, предназначенных для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и защиты их от опасных заболеваний.

Сфагновый_мох_Sphagnum_magellanicum
Красный мох Сфагновый мох Sphagnum magellanicum. Здесь и далее фото Андрея Щербакова

Сфагновый_мох_Sphagnum_fallax
Зеленый мох Сфагновый мох Sphagnum fallax

Мир держится на симбиозе. Даже высшие сосудистые растения, которые синтезируют все необходимые для жизни вещества, получают выгоду от взаимодействия с бактериями. И эти бактерии, и эта выгода давно привлекают внимание людей, кровно заинтересованных в том, чтобы получать высокие урожаи. Исследователи из ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии и Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург) и их коллеги из Института природоведческой биотехнологии Технологического университета и Ботанического института Грацского университета имени Карла и Франца (Австрия) выделили бактерии из тканей сфагновых мхов. Значительная часть этих штаммов обладает способностью активно подавлять развитие грибов и бактерий, патогенных для высших растений.

«Первые сообщения о бактериях внутри сфагновых мхов появились в 70-х годах ХХ века, однако они были разрозненны. Во мхах обнаруживали цианобактерии, основная функция которых – фиксация молекулярного азота и снабжение азотом растений мха, и метанотрофные бактерии, передающие растению усвоенный ими углерод. Мы же выделили бактерии, довольно специфичные для сфагновых мхов, обладающие новыми функциями: они стимулируют рост растений и защищают их от инфекции. Мы предполагаем, что многие из них (по крайней мере ряд штаммов Pseudomonas, Flavobacterium, Collimonas) – новые виды», – рассказал в интервью STRF.ru младший научный сотрудник лаборатории технологии микробных препаратов ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Андрей Щербаков.

Исследователи собирали сфагновые мхи в австрийских Альпах и Ленинградской области. Два вида сфагнов, Sphagnum fallax и Sphagnum magellanicum, часто встречаются вместе и распространены довольно широко. Их листья состоят из одного слоя чередующихся клеток: узких зелёных хлороцитов, которые осуществляют фотосинтез, и широких, полых гиалиновых клеток с крупными порами – они выполняют структурную функцию и запасают воду.

С помощью методов флуоресцентной гибридизации и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии учёные показали, что бактерии заселяют гиалиновые клетки листьев мха, прикрепляясь к внутренней стороне клеточной стенки. Специалисты выделили из растений более трёхсот изолятов бактерий. Проанализировав последовательности их ДНК, морфологию колоний, способность расти на разных питательных средах, они определили, что многие из бактерий относятся к родам Burkholderia, Pseudomonas, Flavobacterium, Serratia и Collimonas.

Бактерии_в_гиалиновых_клетках_мхов
Бактерии_в_гиалиновых_клетках_мхов
Бактерии в гиалиновых клетках мхов

Более половины всех штаммов уничтожали патогенные для растений грибы рода Fusarium, около трети в той или иной степени подавляли развитие некоторых широко распространённых фитопатогенных бактерий, а некоторые были активны как против грибов, так и против бактерий. Шесть штаммов стимулировали рост растений, а некоторые растворяли малорастворимые соединения фосфора, такие как ортофосфат кальция и фосфоритная мука, то есть теоретически способствовали усвоению фосфорных удобрений.

Сфагновые мхи известны своей уникальной способностью противостоять бактериальным и грибным заболеваниям. Возможно, этим свойством они обязаны живущим в них полезным бактериям. Исследователи проверили, нельзя ли этими бактериями заселить ризосферу (прикорневой слой почвы) сельскохозяйственных растений, чтобы они тоже обрели устойчивость к заболеваниям. Оказалось, что можно. Несколько штаммов хорошо прижились в ризосфере и на корнях пшеницы, а также на корнях томатов. Они образовывали колонии или биоплёнки, направленные вдоль оси корня и создающие естественный барьер для патогенных микроорганизмов.

Учёные отобрали десять наиболее перспективных штаммов и обработали ими семена томатов. Растения из этих семян развивались быстрее, прибавка биомассы составила 10–80%. При обработке пшеницы растения на 50% реже заболевают корневой гнилью, вызванной грибом Fusarium culmorum.

Таким образом, исследователи не только впервые выделили из тканей сфагновых мхов бактерии, обладающие антимикробной активностью, но и показали, что эти бактерии способны колонизировать важные сельскохозяйственные культуры, стимулировать их рост и защищать от болезней. Учёные отобрали несколько штаммов, обладающих комплексом хозяйственно ценных свойств, и планируют разрабатывать на их основе биопрепараты для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и защиты их от бактериальных и грибных заболеваний. Кроме того, они продолжают анализировать сфагны из других районов.

«Сфагновые мхи, собранные нами в Западной Сибири, несут в себе те же виды бактерий, что и мхи Ленинградской области. Наибольшую антимикробную силу, скорее всего, имеют отдельные штаммы рода Pseudomonas», – говорит Андрей Шербаков.

Работа выполнена при поддержке РФФИ и госконтракта Минобрнауки России.

Источник информации:

А.В. Щербаков, А.В. Брагина, Е.Ю. Кузьмина, К. Берг, А.Н. Мунтян, Н.М. Макарова, Н.В. Мальфанова, М. Кардинале, Г. Берг, В.К. Чеботарь, И.А. Тихонович «Эндофитные бактерии сфагновых мхов как перспективные объекты сельскохозяйственной микробиологии». Микробиология, 2013, том 82, № 3.

Резник Наталья

STRF.ru



http://www.biorf.ru/catalog.aspx?cat_id=396&d_no=5099