Портал AgroXXI.ru ознакомился с результатами тепличного эксперимента по удобрению пшеницы штаммом почвенной цианобактерии, который был поставлен командой исследователей из Марокко (Университет Кади Айяд; Высший институт сестринского дела и медицинских технологий; Университет Султана Мулая Слимана).
Цианобактерии в биоудобрениях – водные и наземные
Использование биоудобрений на основе различных биологических веществ или микроорганизмов из естественной среды обитания представляет собой альтернативный подход и возобновляемый вариант для повышения и улучшения качества и урожайности сельскохозяйственных культур, включая пшеницу.
Несколько исследований продемонстрировали, что цианобактерии обладают значительным потенциалом биоудобрения, улучшая рост, развитие растений и устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам.
В последнее время водные цианобактерии также стали ценным источником биоудобрений и биостимуляторов, предлагая многообещающие коммерческие возможности для агрономии и агропромышленности.
Однако исследования биоудобрений на основе почвенных цианобактерий остаются ограниченными, хоти они также известны как фотосинтетические микроорганизмы, которые обеспечивают экономически жизнеспособную и экологическую альтернативу для улучшения как урожайности сельскохозяйственных культур, так и плодородия почвы.
Почвенные цианобактерии встречаются в различных наземных местообитаниях, включая различные сельскохозяйственные почвы. Благодаря своим физиологическим свойствам, в частности фиксации азота, цианобактерии все чаще признаются перспективными инструментами для улучшения сельскохозяйственного производства. Действительно, использование азотфиксирующих цианобактерий может частично снизить потребность в минеральном азоте и химических удобрениях при выращивании растений.
Все цианобактерии известны своей способностью производить разнообразные органические соединения, такие как экзополимеры и фитогормоны (ауксины, гиббереллины и цитокинины), которые играют решающую роль в улучшении прорастания семян, роста и развития. Недавно в одном исследовании было отмечено, что устойчивые к высыханию цианобактерии, демонстрирующие потенциал стимуляции роста растений, усиливают рост проростков пшеницы.
Популярность цианобактериальных удобрений растет
Биоудобрения на основе цианобактерий привлекли значительный интерес в растениеводстве. На рынке теперь доступны различные формулы, и все большее число агрохимических компаний включают экстракты или инокулянты цианобактерий в инновационные биоудобрения.
Применение цианобактерий в качестве биоудобрений для роста сельскохозяйственных культур может быть в первую очередь достигнуто двумя подходами: прямой инокуляцией в почву в виде свежей или высушенной биомассы или путем использования препаратов экстрактов (например, сырых экстрактов, фракций или фильтратов). Цианобактерии также можно применять для обработки семян. Например, наблюдалось улучшение роста пшеницы из-за затравки семян цианобактериями.
Среди наиболее используемых моделей несколько гетероцистных нитчатых видов азотфиксирующих цианобактерий, фиксирующих, таких как Anabaena, Nostoc, Tolypothrix, Scytonema и Calothrix, использовались в качестве биоудобрений для стимулирования роста растений.
Например, Anabaena cylindrica и Nostoc spp. продемонстрировали высокие темпы роста и эффективное производство внеклеточных веществ и фитогормонов в питательной среде, которые оказывают прямое или косвенное биоудобрительное действие.
Другие исследования показали, что гетероцистные цианобактерии, включая Anabaena, Nostoc, Calothrix и другие роды, оказывают эффективное биоудобрительное действие на большинстве рисовых полей.
Удобрения с местными почвенными цианобактериями для пшеницы показали отличный результат
Относительно небольшое количество исследований изучало биоудобрительное действие местных почвенных цианобактерий на посевах пшеницы. Поэтому важно оценить биоудобрительный потенциал штаммов наземных цианобактерий, которые хорошо адаптированы к суровым почвенным условиям, и проверить гипотезу о том, что препараты на основе суспензии живых клеток могут также улучшать рост пшеницы и плодородие почвы так же эффективно, как жидкие экстракты.
Таким образом, данное исследование было направлено на оценку биоудобряющего эффекта нативного почвенного азотфиксирующего штамма A. cylindrica на рост пшеницы и плодородие почвы.
Штамм Anabaena cylindrica MACC-CY00070, использованный в этом исследовании, принадлежит коллекции водорослевых культур Марракеша (MACC, Faculty of Sciences Semlalia Marrakech, Cadi Ayad University). Его нуклеотидная последовательность 16S рРНК была депонирована в GenBank под номером доступа PQ612758.
Фильтрат среды, водный экстракт, соникированная культура и сырая культура A. cylindrica в различных дозах (50%, 25%, 1% и 0,2% об. / об .) применялись с использованием полива почвы в тепличных условиях. После 40 дней роста все суспензии цианобактерий значительно увеличили рост пшеницы, биохимические свойства и минеральный состав растений по сравнению с контрольными образцами.
Наибольшие улучшения наблюдались при применении суспензий цианобактерий в самых высоких концентрациях, 25% и 50%. Эти дозы также значительно улучшили питательные и физико-химические свойства почвы.
Среди различных методов обработки наиболее эффективными были инокуляция почвы сырой культурой (живыми клетками) и фильтратом питательной среды в концентрации 50%. Эффект стимуляции роста пшеницы был обусловлен внутриклеточными или высвобождаемыми биоактивными соединениями A. cylindrica, такими как полисахариды, белки, фитогормон индолилуксусной кислоты, азот, фосфор и калий.
«Это исследование показывает, что наземные суспензии, полученные из A. cylindrica, способствуют росту пшеницы и могут использоваться в качестве эффективного и экологически чистого биоудобрения для улучшения роста растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур», заключили исследователи.
По статье группы авторов (Зинеб Хаккум, Фарах Минауи, Амер Чабили, Маунтассер Дума, Хадиджа Моухри, Мохаммед Лудики), опубликованной в журнале Agriculture 2025 на портале MDPI.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
