ООО «Издательство Агрорус»

Свежий номер # 04 за 2019 г.

Подписаться на бумажную версию газеты

На пороге великого открытия

 Исследование эндофитных бактерий дает ключ к созданию новых прорывных технологий защиты растений

«Если не можешь победить врага – объединись с ним», - сказал Сунь Цзы, китайский полководец в 6 веке до н.э.

Многие полагают, что все организмы в природе борются за ресурсы. На самом деле естественный отбор включает не только конкуренцию и антагонизм, но и симбиотические взаимоотношения.

Современные биотехнологии в сельском хозяйстве нацелены на использование этих связей для решения целого ряда производственных задач – защиты от заболеваний, повышения иммунитета растений, увеличения урожайности.

Именно такую научную задачу ставит рабочая группа по направлению «Микробиология» Научного Совета Института органического сельского хозяйства (ИОСХ). В 2017 году ученые создают первые биопрепараты на основе эндофитных штаммов бактерий. Их испытания планируется провести на опытном поле ИОСХ, расположенном в Калужской области.

Ближе к природе

Зеленые технологии – это инновации, в основе которых лежат принципы устойчивого развития и повторного использования ресурсов. Устойчивое развитие в сельском хозяйстве предполагает использование максимально приближенных к природным механизмов самоподдержания агроэкосистемы.

В процессе искусственного отбора и применения интенсивных современных технологий человек добился высокой продуктивности сельскохозяйственных растений. Но это привело к загрязнению окружающей среды, снижению биоразнообразия и, как следствие, утере устойчивости экосистем.

Наступило время внести в управление агроэкосистемы новые принципы: восстановление баланса между количеством и качеством продукции, обеспечения роста, сопровождаемого экономных расходом ресурсов и энергии, применение природосберегающих технологий.

Как это сделать – подсказывает природа.

Каждый организм находится в тесной симбиотической связи со множеством микроорганизмов. Это никого не удивляет, когда мы берем в качестве примера человека. Всем известно, что микрофлора кишечника играет важную роль в поддержании нашего здоровья. Бактерии способны не только участвовать в переваривании пищи, но и продуцировать витамины и другие физиологически важные вещества. Однако в отношении растений экологическая роль такого микробиома долгое время была не ясна.

Внутренние резервы

Теперь мы знаем, что внутренние обитатели растений – эндофитные бактерии способны участвовать в поддержании иммунитета растений, синтезе фитогормонов, защите растения от стрессов. Бактерии способны к азотфиксации, многие симбиотические и ассоциативные грибы облегчают усвоение растениями труднодоступных фосфорных соединений.

Всем известна роль микроорганизмов в деструкции остаточных количеств пестицидов и других ксенобиотиков, загрязняющих почву. Эндофиты могут утилизировать органические пестициды внутри растительных тканей и обеспечивать таким образом экологическую безопасность растительной продукции для человека. Биоэкстракцию тяжелых металлов из загрязненных почв растения тоже осуществляют с помощью бактерий, что может быть использовано для фиторемедиации.

Секрет вкуса

Сейчас интерес к эндофитным бактериям возрос многократно. Многие фармацевтические компании в мире вкладывают значительные инвестиции в фундаментальные исследования взаимоотношений эндофитных бактерий, потому что они обладают свойствами синтеза уникальных соединений, находящих применение в медицине, фармакологии, косметологии, биотехнологии.

Именно бактериям мы обязаны широкой палитрой вкуса овощей и фруктов, выращенных в естественных условиях по сравнению с гидропонными культурами. Для многих научных институтов и финансирующих эти исследования венчурных компаний выяснение вопросов о том, как происходит узнавание и регулирование растительно-микробных взаимоотношений, дает ключ к управлению новыми прорывными технологиями.

Загадки симбиоза

Например, волнующим остается вопрос: почему многие виды эндофитных бактерий, выступающие возбудителями болезней человека, теряют фактор патогенности, находясь в растительных тканях. Или использование бактерий как генетического вектора для заданных свойств растений с улучшенным качеством.

Перспективная и достижимая задача на ближайшие годы – создать биопрепараты на основе эндофитных бактерий, обладающих широким комплексом полезных свойств.

По направлению «Микробиология» в 2017 году запланированы также такие меропритиятия, как:

·         проведение испытаний биопрепаратов на основе бактерий родов Bacillus, Azotobacter, Pseudomonas в различных типах почв;

·         оценка приживаемости и динамики популяции штаммов препаратов в природных объектах;

·         разработка способов стимулирования аборигенного почвенного консорциума;

·         изучение возможности использования микоризных грибов и хлореллы в биопрепаратах;

·         изучение генетических ключей, кодирующих функции разложения пестицидов в микробной клетке;

·         разработка регламентов глубинного асептического культивирования штаммов – основ биопрепаратов.

Светлана Гарипова, к.б.н., доцент, заведующий секцией эндофиты ИОСХ,

Лилия Анисимова, директор по науке ИОСХ 

Новое место статьи