Группа ученых, включая исследователей из Тюменского государственного университета (ТюмГУ), обнаружила, что определенные виды почвенных бактерий рода Bacillus выделяют соединения, которые не только проявляют антибиотические свойства, но и существенно повышают плодородие почвы, работая как естественное удобрение. Эти выводы опубликованы в журнале Rhizosphere.
Как отмечают эксперты Тюменского государственного университета, современные методы земледелия часто нарушают хрупкий природный баланс между почвой, микроорганизмами и растениями, что ускоряет деградацию почвенного слоя.
Совместная работа ученых ТюмГУ и Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений выявила, что бациллы (бактерии рода Bacillus) производят липопептиды. Эти вещества не только эффективно борются с грибковыми инфекциями, поражающими агрокультуры, но и стимулируют активность почвенных ферментов, что способствует лучшему поглощению растениями жизненно важных элементов: углерода, азота и фосфора, тем самым позитивно преобразуя микробную среду почвы.
Алексей Васильченко, один из ведущих исследователей ТюмГУ, объяснил, что циклические липопептиды обладают уникальным антимикробным механизмом. Они «перепрограммируют» микробную экосистему почвы, повышая ее устойчивость. Эти молекулы служат сигналами для других полезных бактерий, которые, взаимодействуя с бациллами, способствуют образованию биопленок на корнях растений. Это, в свою очередь, усиливает симбиоз между микроорганизмами и растениями, позволяя последним получать лучшее питание.
Васильченко добавил, что прямое внесение чистых циклических липопептидов в почву активизирует микробные сообщества. Это приводит к более интенсивному разложению органики и высвобождению питательных веществ, что не только повышает стрессоустойчивость растений, но и значительно увеличивает урожайность.
В ходе полевых испытаний применение препаратов, содержащих липопептиды, привело к заметному улучшению показателей роста картофеля, включая развитие корневой системы и наземных побегов. Этот факт подчеркивает потенциал циклических липопептидов как безопасной и устойчивой замены традиционным химическим удобрениям и пестицидам.
Создание агропрепаратов на основе этих видов бацилл способно значительно снизить негативное воздействие сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. Тем не менее, для широкого внедрения таких решений требуется дальнейшее изучение всех долгосрочных эффектов, которые возникают при введении бацилл в почвенный покров.
Исследование проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда и Министерства науки и высшего образования РФ.
Scientists Explain How Bacillus Bacteria Can Improve Soil
A group of scientists, including researchers from Tyumen State University (TyumSU), has discovered that certain soil bacteria from the Bacillus genus secrete compounds that not only exhibit antibiotic properties but also significantly enhance soil fertility, functioning as natural fertilizers. These findings were published in the journal Rhizosphere.
As experts from Tyumen State University point out, modern agricultural practices often disrupt the delicate natural balance between soil, microorganisms, and plants, leading to accelerated soil degradation.
Collaborative work by scientists from TyumSU and the All-Russian Research Institute of Plant Protection revealed that bacillus bacteria produce lipopeptides. These substances not only effectively combat fungal diseases affecting agricultural crops but also stimulate the activity of soil enzymes, which promotes better absorption of vital elements like carbon, nitrogen, and phosphorus by plants, thus positively transforming the soil`s microbial environment.
Alexey Vasilchenko, a leading researcher at TyumSU, explained that the unique antimicrobial action of cyclic lipopeptides lies in `reprogramming` the microbial ecosystem, making it more resilient. These molecules serve as signal compounds for `allied` bacteria in the soil. These `allies` influence the formation of biofilms on plant roots, which enhances the symbiosis between microorganisms and plants, allowing the latter to obtain better nourishment.
Vasilchenko added that the direct application of pure cyclic lipopeptides to the soil activates microbial communities. This leads to more intensive decomposition of organic matter and the release of nutrients, which not only increases plant stress resistance but also significantly boosts crop yields.
In field experiments, a lipopeptide-based preparation significantly improved the physiological parameters of potatoes, enhancing root and shoot growth. This confirms that cyclic lipopeptides can be used as an environmentally friendly alternative to chemical fertilizers and pesticides.
The development of agricultural preparations containing specific types of bacillus bacteria can substantially mitigate the negative environmental impacts of farming. However, for widespread implementation of such solutions, further research is needed to fully understand all long-term changes caused by the introduction of bacillus into the soil.
This research was supported by the Russian Science Foundation and the Ministry of Science and Higher Education of Russia.
