Модифицированное бактериальное сообщество, способствующее растворению силикатов, снижает потребность кукурузы, выращенной в полевых условиях, в питательных веществах за счёт улучшения усвоения кремния и оптимизации микроэкологии ризосферы
Кремний (Si) является важным элементом для роста и развития злаковых культур, особенно в условиях стресса. Его роль в улучшении устойчивости растений к неблагоприятным условиям делает его ключевым элементом в современном сельском хозяйстве. Биообогащение культур кремнием с помощью силикат-солюбилизирующих бактерий (SSB) представляет собой экологически чистую технологию, способствующую повышению устойчивости сельскохозяйственных культур. В данном исследовании была создана синтетическая бактериальная сообщество (SSB SynCom), способствующее растворению силикатов, с целью снижения потребности кукурузы в питательных веществах и оптимизации микроэкологии ризосферы.
Цели исследования
Целью данного исследования было проверить эффективность SSB SynCom, выделенных из различных регионов страны за их высокую способность разлагать кремнезём, в поддержании конкурентоспособной урожайности кукурузы при сокращении внесения удобрений.
Методология
В рамках двухлетнего полевого эксперимента было проведено сравнение влияния SSB SynCom на рост, урожайность и микроэкологию ризосферы кукурузы при снижении уровня внесения удобрений. Основные параметры, подлежащие оценке, включали:
- Биомасса и урожайность кукурузы.
- Фотосинтетическая способность листьев.
- Концентрация кремния в растениях.
- Уровень экспрессии генов, отвечающих за транспортировку кремния.
- Изменения в микроэкологии ризосферы.
Результаты
1. Увеличение биомассы и урожайности:
- Применение SSB SynCom значительно увеличило биомассу и урожайность кукурузы в условиях дефицита питательных веществ, особенно азота (N). Это свидетельствует о способности SSB SynCom улучшать усвоение питательных веществ растениями.
2. Фотосинтетическая способность:
- Наблюдалось заметное повышение фотосинтетической способности листьев кукурузы при использовании SSB SynCom. Это связано с увеличением концентрации кремния и улучшением общего состояния растений.
3. Экспрессия генов-переносчиков кремния:
- Уровень экспрессии генов, отвечающих за транспортировку кремния, значительно увеличился, что указывает на активизацию механизмов, способствующих усвоению этого элемента.
4. Изменения в микроэкологии ризосферы:
- Применение SSB SynCom привело к значительным изменениям в микроэкологии ризосферы. Снижение бактериального разнообразия и сложности взаимодействий после применения бактериального сообщества может указывать на оптимизацию симбиотических отношений между растениями и микроорганизмами.
5. Корреляция между концентрацией азота и кремния:
- Концентрация азота и кремния в побегах кукурузы продемонстрировала сильную корреляцию, что указывает на взаимосвязь между этими элементами в процессе усвоения питательных веществ.
6. Положительное влияние ключевых родов микроорганизмов:
- Некоторые ключевые роды микроорганизмов в ризосфере показали значительную положительную связь с питательным статусом растения-хозяина, что подтверждает важность бактериального сообщества в поддержании здоровья растений.
Исследование показало, что микробиологический препарат SSB SynCom является высокоэффективным средством для повышения урожайности кукурузы за счёт взаимодействия азота и кремния при выращивании в полевых условиях с меньшим количеством удобрений. Это открывает новые возможности для устойчивого развития сельского хозяйства, позволяя снизить зависимость от химических удобрений и улучшить экологическую устойчивость агросистем.
Исследование:
Field Crops Research
- Новые стратегии повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к тепловому стрессу
- Увеличение плотности колоса и активизация вегетативного роста как основные факторы повышения урожайности яровой пшеницы за счёт поверхностного мульчирования
- Редактирование генома для получения биоактивной сои с минимальным компромиссом между низким содержанием фитиновой кислоты и урожайностью
- Влияние чередования злаковых и бобовых культур на урожайность и качество сельскохозяйственных культур
- Оптимизация подачи воды и азота для повышения урожайности кукурузы
- Как подготовить почву перед посевом ржи
- Адаптивная стратегия посева для улучшения показателей налива зерна и водопотери при выращивании кукурузы под пленочным мульчированием
- Опрыскивание с лучшей идентификацией сорняков
- Молекулярные механизмы и потенциал улучшения сельскохозяйственных культур РНК N 6 -метиладенозина в растениях
- Подкормка кукурузы. Сроки и способы их внесения
- Оценка кукурузы для определения приоритетов сбора урожая
- Затенение и переувлажнение почвы усугубляют снижение урожайности кукурузы в летний период, замедляя процессы накопления и ремобилизации ассимилятов
- Азот: фундаментальный элемент жизни растений. Структура, источники и динамика в почве.
- Эффективное использование калия для устойчивого производства сельскохозяйственных культур с учётом его содержания в почве
- Почему вы видите закопченную плесень на мелких зернах?
- Удобное и высокоэффективное мультиплексное редактирование генома аутотетраплоидной люцерны
- Генетика сорняков: изучение генетических особенностей сорняков для улучшения сельскохозяйственных культур
- Соясапонин β-глюкозидаза обеспечивает устойчивость сои к соевой плодожорке
- Повышение эффективности алгоритмов машинного обучения для обнаружения отдельных вредителей и полезных насекомых с помощью методов отбора признаков
- Эрукамид: специальное средство биологической борьбы с бактериальными заболеваниями растений, нацеленное на T3SS
- Анализ качества зерна на ходу