Минеральные удобрения традиционно используют для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, однако их несбалансированное внесение может приводить к нарушению физико-химических процессов в почве. Применение почвенных бактерий в качестве биоудобрений может стать альтернативой внесению неорганических удобрений и позволит частично решить проблему поддержания «устойчивого земледелия», а также повысить плодородие почв и продуктивность таких важных сельскохозяйственных культур, как подсолнечник, кукуруза и горох. Микробиологические удобрения также могут использоваться при выращивании дайкона, известного коротким периодом вегетации и высокой урожайностью корнеплодов. Почвенные бактерии, стимулирующие рост растений, напрямую или косвенно увеличивают доступность питательных веществ и способствуют их достаточному поступлению к растениям-хозяевам. Такие бактерии усиливают рост растений и улучшают плодородие почвы в результате фиксации атмосферного азота, солюбилизации нерастворимых соединений фосфора, изменения уровня фитогормонов или ингибирования патогенов растений . Показано, что создание биоудобрений для внесения в почву требует подбора оптимальных штаммов, подходящих для конкретных культур. В данной работе использовали бактериальные культуры Pseudomonas fluorescens, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus megaterium и растения гороха, подсолнечника, кукурузы, дайкона. Способность к азотфиксации была обнаружена у бактерий P. fluorescens, B. megaterium и S. maltophilia при помощи культивирования на среде Эшби. Было показано, что бактерии P. fluorescens, B. megaterium способны солюбилизировать неорганический фосфат на Pi среде. Также у всех бактерий была обнаружена секреция сидерофоров на среде, содержащей хромазурол S. Бактерии были проанализированы методом ПЦР с детекцией в режиме реального времени на содержание генов, отвечающих за секрецию сидерофоров, нитрификацию (amoA), солюбилизацию фосфатов (bpp, phy), секрецию ауксина (asdSF, ipdC), генов нитрогеназ. Ген, ответственный за секрецию сидерофоров, обнаружен у P. fluorescens и B. megaterium. Ген AmoA, кодирующий аммиачную монооксигеназу, присутствует у P. fluorescens и B. megaterium. Все изученные бактерии имеют гены, ответственные за секрецию ауксинов. P. fluorescens, S. maltophilia, B. megaterium имеют гены, кодирующие нитрогеназу, и обладают способностью к азотфиксации. Все бактерии, за исключением S. maltophilia, имеют фосфато-солюбилизирующую активность (ген bpp – бета-пропеллер фитаза). Для изучения влияния бактерий на рост и развитие сельскохозяйственных культур методом ΔΔCt проводили анализ изменения уровня экспрессии генов rbcS, PEPC1, ME, продукты которых принимают участие в основных метаболических путях растений, а также анализировали данные морфометрии растений. Выраженное положительное влияние на рост кукурузы оказала культура P. fluorescens с увеличением длины побега на 77,9% по сравнению с контролем (p<0,01). Также положительное влияние на рост дайкона в опыте с добавлением суперфосфата оказала культура B. megaterium с увеличением длины побега в 3,2 раза по сравнению с контролем. На уровень экспрессии генов rbcS, PEPC1 в листе кукурузы положительное влияние оказали P. fluorescens и B. megaterium. Статистически значимое положительное влияние на рост гороха оказала инокуляция культурой B. megaterium с увеличением длины побега в 3,3 раза (p<0,01). В листьях проростков данного сорта на экспрессию гена rbcS положительное влияние оказывает внесение культуры P. fluorescens. Показано, что все культуры бактерий оказывают положительное влияние на экспрессию генов rbcS, PEPC1 в листе подсолнечника. В образцах, инокулированных S. maltophilia, изменение уровня экспрессии обоих генов значительно выше по сравнению с контролем.

Авторы благодарят команду школьников-участников проекта «Анализ влияния почвенных бактерий...» научно-технологической проектной образовательной программы «Большие вызовы» за творческий вклад в реализацию проекта.

Соглашение №075-15-2025-473.