Американские исследователи обнаружили пять штаммов бактерий, способных высвобождать фосфор из соединений, недоступных для растений в тепличных грунтах. Это открытие может снизить потребность в синтетических удобрениях и уменьшить их вредное воздействие на окружающую среду.
Проблема особенно актуальна для теплиц, где используют торфяные субстраты. В них фосфор – ключевой элемент для роста растений – быстро связывается с катионами металлов, в частности с железом, и переходит в нерастворимую форму. Чтобы компенсировать дефицит, агрономы вносят избыточное количество удобрений, что приводит к загрязнению сточных вод и нарушает баланс питательных веществ в почве.
Ученые из Университета штата Огайо проанализировали более тысячи изолятов бактерий, собранных с декоративных тепличных культур. Их задачей было найти микроорганизмы, которые могут разрушать именно фосфат железа – соединение, типичное для беспочвенных субстратов. В ходе лабораторных тестов лишь 2,3% бактерий показали высокую эффективность. Примечательно, что коммерческий биостимулятор на основе штамма Bacillus velezensis, взятый для сравнения, с этой задачей практически не справился.
Отобранные штаммы-кандидаты проверили в теплице на французских бархатцах. Растения выращивали в условиях острого дефицита фосфора, а бактерии вносили в грунт еженедельно. Пять штаммов – Pantoea communis C3A8, Pantoea formicae C8D10, Pseudomonas sp. C6E7, Pseudomonas sp. C9D1 и Priestia megaterium C3F10 – заметно улучшили рост и состояние растений. При этом два из них в первоначальных лабораторных тестах показали низкую активность, что говорит о важности комплексных факторов для выживания и работы бактерий непосредственно в корневой зоне.
Наилучшие результаты продемонстрировал штамм Pantoea communis C3A8. Растения, обработанные им, не только показали лучший рост биомассы и площади листьев, но и накопили в тканях значительно больше фосфора. Это стало прямым доказательством того, что бактерии действительно «добывают» питательный элемент из нерастворимой формы и делают его доступным для растения.
Генетический анализ показал, что бактерии используют разные механизмы для высвобождения фосфора. Например, штаммы Pantoea вырабатывают глюконовую кислоту, которая растворяет неорганические фосфаты, в то время как Priestia megaterium, вероятно, накапливает фосфор внутри клеток и постепенно отдает его растению. По мнению авторов исследования, комбинация нескольких штаммов с взаимодополняющими свойствами может лечь в основу новых биоудобрений. Такие препараты позволят тепличным хозяйствам сократить расход химикатов, сохранив при этом качество урожая.