Перец является широко культивируемым овощем в Китае, на его долю приходится посевная площадь в 827 000 гектаров и приблизительно 46% от общего мирового производства перца. В последние годы расширение интенсивного сельского хозяйства привело к высокому использованию химических удобрений и пестицидов, а также к монокультуре. Эти факторы стали причиной снижения урожайности перца с единицы площади, серьезных вспышек заболеваний и ухудшения качества почвы, что ставит под угрозу устойчивое развитие индустрии перца в КНР. В ответ на это ученые занимаются созданием микробных инокулянтов, которые могут способствовать росту растений посредством различных механизмов.
Синтетические микробные сообщества (SynCom) собираются из различных штаммов микроорганизмов с тем, чтобы принести пользу здоровью почвы и урожайности культур за счет подавления патогенов, привлечения полезных местных микробов, изменения состава микробиоты ризосферы и повышения устойчивости растений к стрессу, тем самым снижая использование химических удобрений и пестицидов.
По сравнению с отдельными функциональными штаммами, было обнаружено, что инокуляция SynCom в субстраты для рассады и почву более эффективна в стимулировании роста культур за счет расширения типов метаболитов и улучшения синергетических эффектов сборки микробного сообщества.
SynComs продемонстрировали значительные эффекты стимуляции роста у различных овощных культур, включая томаты, огурцы и арбузы, за счет повышения содержания азота в почве, секреции регуляторов роста растений и улучшения эффективности усвоения питательных веществ, структуры микробного сообщества почвы и биологической активности.
Синтетические микробные сообщества проявляют дополнительные эффекты в использовании питательных ресурсов, синергетически перестраивая структуру микробных сообществ ризосферы, восстанавливая разнообразие сообществ и увеличивая распространенность полезных местных микробных штаммов, тем самым способствуя росту и развитию растений. Метаанализ показал, что применение синтетических микробных сообществ заметно увеличило рост растений по сравнению с инокуляцией одним штаммом. Например, сочетание Trichoderma harzianum, Bacillus subtilis и Rhizobium leguminosarum biovar viciae может кооперативно регулировать развитие корней и увеличивать урожайность конских бобов. Сочетание Trichoderma viride и Trichoderma harzianum значительно увеличивает индекс листовой поверхности, количество листьев, длину побегов и длину корней черного перца.
В этом исследовании, которое провели ученые из Хунаньского сельскохозяйственного университета и Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук, проводилась инокуляция SynCom, состоящего из Bacillus subtilis, Trichoderma harzianum, Trichoderma asperellum и Aspergillus sp., в субстраты для рассады перца с целью оценки его эффективности в стимуляции роста. Штаммы были получены из Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук.
Модуляция ризосферного микробиома посредством инокуляции SynCom значительно увеличила высоту побегов, диаметр стебля, сырой вес, сухой вес, содержание хлорофилла, количество листьев, энергию корней, кончики корней, общую длину корней и удельную площадь поверхности корней перца на 20,9%, 36,33%, 68,84%, 64,34%, 29,65%, 27,78%, 117,42%, 35,4%, 21,52% и 39,76% соответственно по сравнению с контролем.
Результаты показывают, что инокуляция SynCom может эффективно усиливать рост перца и регулировать морфологию корней путем регулирования микробных сообществ ризосферы и увеличения численности ключевых таксонов, таких как Sordariomycetes и Pseudarthrobacter, тем самым способствуя усвоению питательных веществ, повышению устойчивости к патогенам на этапе посадки.
Источник: Microorganisms 2025.
Tian You et al, Synthetic Microbial Communities Enhance Pepper Growth and Root Morphology by Regulating Rhizosphere Microbial Communities, Microorganisms (2025). DOI: 10.3390/microorganisms13010148