Вьетнамские микробиологи обнаружили уникальные штаммы пурпурных несерных бактерий, способных одновременно решать продовольственные и климатические задачи.
Согласно исследованию в журнале International Microbiology о пурпурных несерных бактериях во Вьетнаме, новые штаммы микроорганизмов Rhodobacter sphaeroides и Blastochloris sulfoviridis не только обеспечивают сельскохозяйственные культуры доступным фосфором и азотом на кислых почвах, но и значительно снижают выбросы парникового метана с рисовых плантаций. Это открывает путь к масштабному производству комплексных биоудобрений нового поколения с ультранизким углеродным следом.
Выращивание риса традиционно считается одним из главных антропогенных источников парниковых газов, поскольку затопленные рисовые чеки создают оптимальную безкислородную среду для метаногенных архей. Ситуация усложняется в регионах с так называемыми кислыми сульфатными почвами, где обычные агрономические микроорганизмы быстро погибают, а внесенные химические фосфорные удобрения связываются оксидами железа и алюминия, становясь недоступными для корней растений. Фермеры вынуждены завышать дозы агрохимии, что лишь усугубляет экологический кризис.
Решение пришло из самой дикой природы Вьетнама. Ученые изолировали и протестировали аборигенные штаммы пурпурных несерных бактерий, которые эволюционно приспособились к выживанию в закисленной среде. В ходе лабораторных и вегетационных экспериментов микроорганизмы продемонстрировали редкую многофункциональность. Выделяя комплекс органических кислот, они эффективно разрушают устойчивые химические связи в почве, переводя труднорастворимые фосфаты в биодоступную для риса форму. Параллельно с солюбилизацией фосфора бактерии осуществляют активную азотфиксацию, улавливая азот из воздуха и подкармливая им корневую систему.
Однако главным сюрпризом для исследователей стал масштаб влияния этих бактерий на газообмен в ризосфере. Благодаря особенностям своего метаболизма, Rhodobacter sphaeroides и Blastochloris sulfoviridis активно используют органические соединения и свет, конкурируя за ресурсы с метанообразующими микроорганизмами и перестраивая микробное сообщество почвы. В результате интеграции этих штаммов в экосистему чеков чистые выбросы метана (CH₄) в атмосферу сократились на рекордные 75,2%.
Практическая ценность работы заключается в том, что новые штаммы готовы к использованию в качестве живой основы для коммерческих биопрепаратов. Внедрение таких бактериальных коктейлей позволит аграриям Юго-Восточной Азии и других рисосеющих регионов мира значительно сократить закупки дорогостоящих минеральных туков, одновременно выполняя международные квоты по снижению углеродного следа и защите климата.
«Тройное действие» в данном случае описывает три фундаментально разные агрономические и экологические функции, которые эти бактерии выполняют одновременно. Обычно для каждой из этих задач фермерам приходится использовать отдельные типы удобрений или разные группы микроорганизмов, но штаммы Rhodobacter sphaeroides и Blastochloris sulfoviridis объединяют их в себе.
Действие 1. Растворение фосфора (фосфат-мобилизация). Бактерии выделяют органические кислоты, которые расщепляют заблокированные в почве химические соединения фосфора (которые растение не может усвоить само) и переводят их в легкодоступную для корней форму.
Действие 2. Фиксация азота (азотфиксация). Микроорганизмы улавливают молекулярный азот из атмосферы и превращают его в аммонийную форму, обеспечивая рис природным азотным удобрением.
Действие 3. Подавление выбросов метана (климатическая функция). Бактерии перестраивают микробный баланс в затопленной почве рисового чека, активно забирая ресурсы у метаногенных архей, благодаря чему выделение опасного парникового газа (CH₄) падает на 75,2%.
Эта синергия питания растения (азот + фосфор) и одновременной защиты климата делает их уникальным биопрепаратом «3 в 1».