Биологи Уральского федерального университета установили, каким образом бактерии способствуют усвоению растений азота, необходимого для их жизнедеятельности, включая азот из атмосферы. Для проведения исследования были выбраны двудольные (томаты, подсолнечник, рапс) и однодольные (пшеница, лук, чеснок) виды растений. Результаты экспериментов, проведенных на томатах, показали, что исследователи опубликовали в журнале Nitrogen.
«В настоящее время многие сельскохозяйственные почвы характеризуются выраженным недостатком азота. В связи с этим, целью нашей работы стало изучение способов выращивания сельскохозяйственных культур в условиях дефицита этого элемента, а также определение наиболее устойчивых видов и сортов. В ходе исследования были проанализированы механизмы адаптации растений к нехватке азота, рассматривались различные органы: надземная часть, корни и их внутреннее строение. Также было проведено изучение ризобактериом растений, то есть сообщества бактерий, находящихся вблизи корней, с целью выявления видов, участвующих в азотном цикле. Об этом сообщила руководитель лаборатории биотехнологии поддержания и восстановления компонентов природных и трансформированных биосистем УрФУ Мария Малева.
В атмосфере азот составляет 78 % по объему, но растения не могут им воспользоваться, сообщают ученые. Для усвоения этого элемента, как утверждают биологи, растения «задействуют» разнообразных микроорганизмов-помощников, включая азотфиксирующие ризобактерии.
«Атмосферный азот способны фиксировать ризобактерии, при этом этот процесс требует значительных затрат энергии. Растения, в свою очередь, предоставляют бактериям сахара, синтезируемые в ходе фотосинтеза. Эти сахара служат бактериям источником углерода и энергии, необходимой для фиксации азота и его преобразования в форму, доступную растениям. Как следствие, при внесении азотных удобрений в почву, мы обеспечиваем питание не только растений, но и их бактериальных симбионтов, что способствует повышению эффективности азотфиксации, – подчеркнула профессор кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Галина Борисова.
Каждый сорт томатов обладает уникальными особенностями в приспособлении к дефициту азота, проявляющимися в различной потребности в этом элементе и его накоплении в растительной массе, как отмечают биологи.
«Нами были проанализированы низкорослые сорта томатов, подходящие для выращивания в домашних условиях, такие как «Балконное чудо», «Комнатный Сибиряк» и «Вороний глаз». По словам руководителя проекта, заведующей лабораторией восстановительной экологии УрФУ Анны Бетехтиной, два последних сорта демонстрировали хорошую способность к накоплению азота в неблагоприятных условиях, и внесение даже незначительного количества азотного удобрения способствовало увеличению разнообразия и численности азотфиксирующих микроорганизмов в почве вокруг корней.
Российский научный фонд оказал поддержку исследованиям, проводимым биологами ( проект № исследования, проводимые в университете, осуществляются при поддержке Министерства науки и инноваций Российской Федерации в рамках Десятилетия науки и технологий.
Предоставлены сведения и фотографии Отделом научных коммуникаций Уральского федерального университета