Российские ученые сделали важное открытие — бактерии Nocardia mangyaensis NH1 синтезируют свыше 10 различных соединений, способных связывать металлы из окружающей среды. Благодаря способности к формированию комплексов с металлами, этот микроорганизм можно использовать в качестве биоудобрения, повышающего доступность микроэлементов для сельскохозяйственных растений. Кроме того, авторы установили, что N. mangyaensis NH1 синтезирует соединения с антиоксидантной и противогрибковой активностью, поэтому препараты на основе микроорганизма помогут одновременно и в борьбе с инфекциями растений.
🔹
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, были опубликованы в журнале Scientific Reports.
Современное сельское хозяйство сталкивается с множеством проблем: снижается плодородие почв, увеличивается число болезней сельскохозяйственных растений и, как следствие, снижается урожайность.
Сельхозкультуры часто испытывают недостаток биодоступного железа по ряду причин, включая избыточное применение химических удобрений. Дефицит ионов железа приведет к нарушениям процессов дыхания растений, обмена веществ и производства хлорофилла — пигмента, жизненно необходимого для фотосинтеза.
Исправить ситуацию помогут почвенные бактерии, синтезирующие сидерофоры — это низкомолекулярные вещества, связывающие ионы железа. Благодаря этим соединениям микроорганизмы поглощают труднодоступное железо из почвы и передают его растениям в процессе взаимовыгодного симбиоза. Один из таких микроорганизмов — Nocardia mangyaensis — почвенная палочковидная бактерия, которая способна связывать железо и служить перспективным биоудобрением в сельском хозяйстве.
Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань) выделили бактерию N. mangyaensis NH1 из горных пород, затем проанализировали геном бактерии и определили кластеры генов, которые отвечают за синтез сидерофоров. В частности, они выявили два класса ферментов, синтезирующих пептиды (короткие белковые молекулы) с различными функциональными группами, необходимые для производства сидерофоров. Изучение данных ферментов, участвующих в образовании сидерофоров, имеет большое значение для биоинженерных разработок в разных областях промышленности, включая сельское хозяйство.
Объект исследования: бактерия Nocardia mangyaensis NH1. Автор фото: Татьяна Ивойлова.
Авторы выполнили анализ химического состава синтезируемых бактерией соединений, что позволило, наряду с сидерофорами, обнаружить фитогормоны, липопептиды и циклические пептиды, обладающие способностью связывать металлы. Эти гормоны также обладают антиоксидантной и антифитопатогенной активностью в отношении распространенных микроскопических грибов, вызывающих болезни картофеля и пшеницы.
Первый автор статьи Ирина Хиляс. Автор фото: Татьяна Ивойлова.
Совокупность целого ряда биологических активностей свидетельствует о том, что внесение в почву культуры Nocardia mangyaensis NH1 действительно поможет растениям избежать дефицита железа с одновременным увеличением продуктивности сельхозкультур, снизить потери урожая от болезней и стрессовых факторов.
«Один из экологически привлекательных способов повысить урожайность сельскохозяйственных растений — это внесение в почву биопрепаратов на основе бактерий. Полученные нами данные необходимы для разработки биоудобрений и биопестицидов путем направленной модификации бактерий для оздоровления почвы, увеличения урожайности и повышения устойчивости растений к различным стрессорам», — отмечает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Маргарита Шарипова, доктор биологических наук, профессор кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета.
Источник: пресс-служба Российского научного фонда.
На заглавном фото участники исследовательского коллектива. Автор фото: Татьяна Ивойлова.
