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
- Профиль интенсивности осадков вызывает изменения в поверхностном и подземном стоке и потере почвы в зависимости от типа растительного покрова
- Семиохимический потенциал летучих веществ растений, индуцированных элиситорами, усиливает защиту пшеницы и повышает эффективность биологической борьбы с розовой стеблевой совкой с помощью трихограммы.
- Необходим лучший глобальный баланс азотных удобрений в зерне
- Повышение точности диагностики водного стресса у кукурузы за счёт интеграции данных мультимодальных БПЛА и инверсионной модели индекса листовой поверхности
- Увеличение плотности колоса и активизация вегетативного роста как основные факторы повышения урожайности яровой пшеницы за счёт поверхностного мульчирования
- Повышение эффективности алгоритмов машинного обучения для обнаружения отдельных вредителей и полезных насекомых с помощью методов отбора признаков
- Эффективное использование водных ресурсов в условиях дефицита: Мульчирование полиэтиленовой плёнкой как решение
- Прямое внесение удобрений – прорыв
- Как выбор, сделанный при посадке, влияет на здоровье ячменя и пшеницы
- 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
- Опрыскивание с лучшей идентификацией сорняков
- Влияние фитогормона салициловой кислоты на пороговые значения солёности для прорастания семян и роста проростков масличной культуры Рыжик посевной
- Анализ GWAS выявляет гены-кандидаты, связанные с устойчивостью к плотности посадки у кукурузы
- Соясапонин β-глюкозидаза обеспечивает устойчивость сои к соевой плодожорке
- Комплексный анализ физиологии и протеомики показывает, как реагируют зёрна пшеницы на стресс при низких температурах во время прорастания
- Точное внесение удобрений - это часть головоломки
- Влияние лесопастбищ, пастбищных деревьев и линейных систем агролесоводства на продуктивность сельского хозяйства
- Генетика сорняков: изучение генетических особенностей сорняков для улучшения сельскохозяйственных культур
- Цитогенетическая характеристика и разработка молекулярных маркеров новой дисомной линии пшеницы Thinopyrum ponticum 5E (5D) с устойчивостью к мучнистой росе и линейной ржавчине
- Инокулянты Rhizobium снижают остаточное воздействие гербицидов на кукурузу при прорастании сои
- Как контролируемое пропашное земледелие экономит деньги