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
- Наноуправляемое высвобождение фитогормонов расширит возможности их применения в защите растений
- Редактирование генома для получения биоактивной сои с минимальным компромиссом между низким содержанием фитиновой кислоты и урожайностью
- Патогенные грибы используют способность растений распознавать фосфаты с помощью эффекторов гидролазы Nudix
- Молекулярные механизмы и потенциал улучшения сельскохозяйственных культур РНК N 6 -метиладенозина в растениях
- Совместное выращивание гороха и овса: агротехника и преимущества использования овса в качестве сопутствующей культуры
- Оптимизация урожайности сельскохозяйственных культур при минимизации воздействия на окружающую среду за счет глубокого внесения азотных удобрений
- Как подготовить почву перед посевом ржи
- Совместное влияние различных режимов орошения и способов внесения азотных удобрений на изменение массы зерна после цветения
- Влияние пожаров на фракционный состав железа и динамику углерода в криогенных почвах лесотундры Западной Сибири в условиях меняющегося климата
- Оценка кукурузы для определения приоритетов сбора урожая
- Осмоустойчивые бактерии, способствующие росту растений, смягчают неблагоприятное воздействие засухи на рост пшеницы
- Выработка сухого вещества после цветения и распределение азота в листьях связаны с градиентом цитокинов, вырабатываемых корнями риса
- Совместное выращивание кукурузы и сидерата повышает урожайность кукурузы и усвоение фосфора за счет изменения реакции корней и почвы
- Контролируемое пропашное земледелие: получение прибыли при сохранении биоразнообразия
- Удобное и высокоэффективное мультиплексное редактирование генома аутотетраплоидной люцерны
- Совместное выращивание зерновых культур с сидератами при пониженном содержании химического азота в почве увеличивает запасы почвенного углерода за счет оптимизации структуры почвы в оазисных орошаемых районах
- Анализ качества зерна на ходу
- Длительное внесение навоза в почву снижает выбросы N2O из кислых почв за счет уменьшения подкисления и увеличения минерализации азота
- Перспективы использования видов Bacillus в качестве растительных пробиотиков для различных культур в неблагоприятных условиях
- Влияние засухи на кукурузу и сою
- Влияние изменения поступления ассимилятов на синтез крахмала в зернах кукурузы при воздействии высоких температур