Микроводоросли и цианобактерии ускорили прорастание семян огурца в два раза

Ученые определили штаммы микроводорослей и цианобактерий, ускоряющие прорастание семян огурца в два раза и улучшающие рост молодых растений. Такие микроорганизмы могут стать экологичной заменой синтетическим стимуляторам роста, которые загрязняют почву нитратами и фосфатами. Их использование позволит сельским хозяйствам повысить всхожесть семян культурных растений и увеличить их урожайность. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Horticulturae.

Сельские хозяйства всего мира сталкиваются с проблемой медленного и неэффективного прорастания семян. Из-за засоления и загрязнения почвы, засухи, холода и других неблагоприятных воздействий всхожесть семян может снижаться на 40–60%, а время их прорастания увеличиваться даже на 70%. Чтобы избежать этого, предприятия используют синтетические химикаты, которые накапливаются в почве, нарушают ее микробные сообщества и тем самым ухудшают плодородие. Поэтому ученые ищут более безопасные альтернативы.

Биологи из Башкирского государственного педагогического университета имени М. Акмуллы (Уфа), Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (Владивосток) и Башкирского государственного медицинского университета (Уфа) выяснили, что определенные штаммы микроводорослей и цианобактерий ускоряют прорастание семян сельскохозяйственных культур.

В исследовании авторы использовали пять штаммов микроводорослей — хлореллу (Chlorella vulgaris), целастреллу (Coelastrella rubescens), клебсормидиум (Klebsormidium sp.), вишерию (Vischeria magna) и скотиносферу (Scotinosphaera lemnae), — а также два штамма цианобактерий — носток (Nostoc punctiforme) и анабену (Anabaena sp.). Выбранные штаммы синтезируют биологически активные соединения — аминокислоты, пептиды, витамины, фенолы, полисахариды и растительные гормоны. Эти вещества регулируют прорастание семян и развитие растений, а потому штаммы, производящие их, должны положительно сказаться на росте сельскохозяйственных культур.

Исследователи вырастили все микроорганизмы в жидких питательных средах, после чего смочили полученными культурами семена огурцов. В течение последующих 10 дней ученые наблюдали за проращиванием семян и ростом молодых растений. Для сравнения часть семян авторы выдерживали в чистой питательной среде без микроводорослей и цианобактерий.

Оказалось, что штаммы целастреллы, скотиносферы и анабены сокращают время прорастания почти в два раза — в среднем с четырех до двух дней. Более того, при использовании этих микроорганизмов всхожесть (количество семян, давших ростки) увеличилась с 88% до 94–98% по сравнению с группой контроля. Авторы также отметили ускорение роста молодых растений: их корни были на 51–53% длиннее, чем у необработанных проростков, а листья — на 17–21% длиннее.

«Мы впервые исследовали пока малоизученные, но очень перспективные виды микроводорослей, среди которых представители родов целастрелла и скотиносфера. При этом оказалось, что в отношении проращивания семян они работают эффективнее широко известной хлореллы. Это говорит об их большом практическом потенциале: замачивание семян прямо в биореакторах на сельскохозяйственных предприятиях позволит уменьшить использование более дорогих и неэкологичных синтетических стимуляторов роста. В дальнейшем мы планируем продолжить поиск штаммов, способных улучшать показатели роста и развития овощных культур (томатов, болгарского перца, баклажанов, базилика). Микроорганизмы с наиболее выраженным ростостимулирующим действием могут использоваться для создания безопасных для человека и окружающей среды биопрепаратов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Лира Гайсина, доктор биологических наук, профессор кафедры биоэкологии и биологического образования, заведующая научно-исследовательской лабораторией молекулярной систематики фототрофных микроорганизмов имени Л.С. Хайбуллиной Башкирского государственного педагогического университета имени М. Акмуллы.