Бактерии орхидей заставят пшеницу расти быстрее | Новости науки

Заметно ускорить рост и развитие пшеницы сможет новый фитостимулятор, обнаруженный российскими учеными. В основе препарата лежит один из штаммов бактерий, живущих на корнях безлистных орхидей.

Как выяснили в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова, бактерии вырабатывают фитогормоны, а те, в свою очередь, стимулируют формирование и рост корней. В результате пшеница начинает активно расти.

Использование бактерий станет экологичной альтернативой химическим удобрениям, уверены исследователи. Кроме того, фитостимулятор поспособствует оздоровлению почвы и нормализует сообщества живущих в ней микроорганизмов. Исследователям химического и биологического факультетов МГУ с помощью сочетания высокоэффективных методов полногеномного секвенирования удалось собрать полный геном штамма бактерий из рода Microbacterium, выделенного ранее из корней эпифитных орхидей. 

Полная геномная последовательность микроорганизма определена сочетанием методов нанопорового секвенирования и технологий на платформе Illumina. Штамм показал высокую фитостимуляционную активность в отношении роста и развития семян пшеницы. Использование такого фитостимулятора представляет собой экологичную альтернативу химическим удобрениям и способствует оздоровлению почвы и нормализации ее микробиома. 

Новый бактериальный штамм, выделенный сотрудниками биологического факультета МГУ из воздушных корней безлистной орхидеи Chiloschista parishii Seidenf., культивируемой в Фондовой оранжерее Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН, может быть использован для получения биопрепарата – фитостимулятора прорастания семян пшеницы. Этот штамм относится к группе PGPB (plant growth-promoting bacteria – бактерии, стимулирующие рост растений) и за счет выделения фитогормонов помогает ускорить рост пшеницы и увеличить прирост биомассы растений, сообщили в пресс-службе университета.

Геном нового выделенного бактериального штамма был определен преимущественно с помощью нанопорового секвенирования, относящегося к методам секвенирования новейшего поколения.

«Преимущество данного метода прежде всего в возможности считывать очень длинные последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах, – рассказала один из авторов работы, профессор химического факультета МГУ Мария Зверева. – При этом метод постоянно совершенствуется, при использовании его самых новых вариантов в сочетании с усовершенствованными реагентами количество ошибок определения оснований в последовательности ДНК постоянно снижается и на сегодня уже достигло приемлемых значений. Этот метод также максимально портативный, его используют даже в полевых условиях. Ранее для расшифровки последовательностей ДНК метод нанопорового секвенирования использовали как дополнительный в комбинации с методами предыдущих поколений для гибридной сборки полного генома. В результате усовершенствования технологии и используемых реагентов в настоящий момент полный геном можно собрать, используя исключительно метод нанопорового секвенирования».

Сотрудники биологического факультета МГУ изучили особенности биологической активности, культуральные и физиолого-биохимические свойства нового бактериального штамма, оказавшегося представителем нового вида микробактерий, а также оценили его влияние на прорастание и рост злаковых растений.

«Ценным практическим свойством является способность штамма переносить высушивание и быть устойчивым к протравителям зерна, – объяснила старший научный сотрудник биологического факультета МГУ Елена Цавкелова. – Для изготовления на основе данного штамма биопрепарата-фитостимулятора роста растений штамм выращивают в среде с добавлением индукторов биосинтеза фитогормонов и обрабатывают растения жидкой культурой или культурой на носителе (аморфный диоксид кремния) после высушивания. Увеличение биомассы растений наблюдается за счет способности изученного штамма к образованию фитогормонов, стимулирующих процессы формирования и роста корней, что наиболее эффективно отражается на ускорении роста пшеницы на ранних этапах ее развития». 

Работа выполнена по гранту Минобрнауки «Анализ микробиомов растений и беспозвоночных животных экстремальных мест обитания с целью разработки штаммов-продуцентов новых метаболитов и ферментов» по национальному проекту «Наука и университеты».

Результаты опубликованы в журнале Microbiology resource announcements и защищены патентом Российской Федерации, бактериальный штамм депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов.