Функциональная избыточность микробиома  или pоль биопрепаратов в здоровье почв

Функциональная избыточность микробиома или pоль биопрепаратов в здоровье почв

Елена Соколова
1,58К

Сегодня мне бы хотелось рассмотреть один из приемов управлением здоровьем почв – внесение в почву биопрепаратов на основе жизнеспособных микроорганизмов.

Первым подобным препаратом стал нитрагин, который был разработан в 1896 г. на основе клубеньковых бактерий, выделяемых с корней бобовых растений. Далее, по предложению академика С.П. Костычева и его сотрудников с 30-х годов XX в. начали применять удобрительный препарат, содержащий культуру Azotobacter chroococcum, азотобактерин . На основе торфа и клубеньковых бактерий Rhizobium был разработан ризоторфин.

Разработка бактериальных удобрений и препараторов, стимуляторов роста, получила новое развитие в последние 20–30 лет. Рассмотрим примеры их применения, сгруппированные по функциям:

Обеспечение биологическим азотом

Симбиотическая фиксация азота в бобово-ризобиальных симбиозах либо свободноживущая азотфиксация - Rhizobium sp., Bradyrhizobium sp., Mesorhizobium sp., Sinorhizobiumsp., Pararhizobiumsp., Arthrobactersp., Flavobacteriumsp., Agrobacteriumsp., Azotobacterchroococcum, Azospirillumdiazotrophicus, Azospirillumbrasilense, Bacillussp., Beijerinckiaindica, Rhodospirillumsp.

Обеспечение фосфором, цинком и калием

Растворение фосфатов и малорастворимых солей калия и цинка - Bacillus megaterium, Paenibacillus polymyxa, Pantoea agglomerans, Pseudomonasazotoformans, Ps. aeruginosa, Ps. fluorescens, Frateuriaaurantia, Thiobacillus thiooxidans

Обеспечение железом

Синтез сидерофоров - Burkholderiasp., Enterobactersp., Grimontellasp., Rhizobiumradiobacter, Streptomycestendae

Обеспечение водой и питательными веществами

Образование микоризы - Арбускулярно-микоризные грибы (Glomeromycotina и Mucoromycotina)

Стимуляция роста

Синтез ауксинов, гибберелинов, цитокининов, брассиностероидов, стриголактонов, абсцизовой кислоты, окиси азота и полиамины - Azospirillum lipoferum, Bacillus. subtilis, B. pumilus,

Bradyrhizobium japonicum, Dietzia natronolimnaea, Enterobacter sp., Frankia casuarinae,

F. inefficax, F. irregularis, F. saprophytica, Mesorhizobium loti, Pantoea allii, Paenibacillus polymyxa,

Pseudomonas fluorescens, Ps. putida, Rhizobium leguminosarum, Rhizobium phaseoli, Sinorhizobium

Meliloti

Регуляция устойчивости к абиотическому стрессу

Синтез АЦК-дезаминазы, контролирующей количество этилена - Achromobacter piechaudii, Azospirillum brasilense, Bacillussubtilis, Burkholderiasp., Enterobacterhormaechei, Paenibacilluspolymyxa, Phyllobacterium brassicacearum, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium tropici

Биоконтроль и биозащита

Синтез антибиотиков, лизирующих ферментов, летучих органических соединений, конкуренция - Pseudomonas chlororaphis, Agrobacterium radiobacter, Bacillusaerius, B. cereus, B. endophyticus, B. firmus, B. oryzicola, B. subtilis, B. pumilus, B. thuringiensis, Paenibacillusxylanexedens, Paraburkholderiaphytofirmans, Pseudomonasfluorescens, Ps. protegens, Streptomycestendae, Streptomycesviolaceusniger, Stenotrophomonas

rhizophila

Биоремедиация

Биоразложение ксенобиотиков или накопление тяжелых металлов - Bacillus cereus, B. megaterium, B. subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Ps. diminuta, Ps. moraviensis,Ps. putida, Ps. riboflavin, Ps. veronii

Проблема эффективности микробных препаратов при внесении в почву.

На сегодняшний день множество компаний производит и продает широкий ассортимент семенных инокулянтов и других микробных препаратов для использования в растениеводстве.

Размер рынка препаратов на основе бактерий, стимулирующих рост растений (PGPR), в 2016 г. оценивался в 6.0 млрд $ США и по прогнозам достигнет 14.6 млрд $ США к 2023 г. . За последние 20 лет только на английском языке было опубликовано около тысячи индексируемых в Scopus исследований. Анализ публикаций показывает, что в подавляющем числе исследований выявлен положительный эффект (в среднем 10–20%) микробных инокулянтов на урожаи сельскохозяйственных культур.

Несмотря на столь впечатляющие результаты в экспериментальных работах, вопрос об эффективности влияния микробиологических препаратов и удобрений на повышение урожаев и плодородия почв остается спорным.

Прежде всего, практически не рассматриваются вопросы выживаемости, адаптации и роста вносимых микроорганизмов в конкретных почвенных условиях, а также их взаимодействие с нативным почвенным микробиомом . Как следствие, привнесенные микроорганизмы могут погибать в почве, так как текущие условия оказались для них неблагоприятны, либо проигрывать конкуренцию почвенным микроорганизмам за экологические ниши . Эффективность одних и тех же микроорганизмов существенно варьирует в зависимости от климатических и погодных условий, типа почвы, ее влажности и pH, вида и сорта сельскохозяйственных растений

Метаанализ показал, что влияние привнесенных растворяющих фосфор микроорганизмов и АМГ

на урожаи значительно уменьшается с ростом запасов органического вещества почвы, либо при

более влажных климатических условиях . Кроме того, одна и та же функция обычно может выполняться сразу множеством таксонов почвенных микроорганизмов, часто филогенетически отдаленных - явление известно как “функциональная избыточность” почвенного микробиома . Таким образом, внесение микроорганизмов, выполняющих определенную функцию, может быть малоэффективным, поскольку в почве уже содержится много микробных групп, которые способны осуществлять эту функцию.

Цель моего сообщения показать разнообразие методологий, которые вероятно могут помочь получить наиболее полную картину и обеспечить воспроизводимость эффектов биопрепаратов в определенном круге фитосанитарных и агроэкологических ситуаций.

Для информации:

Функциональная избыточность – свойство микробиоты, обеспечивающее возможность замещения одних видов микроорганизмов другими без потери метаболической функции, в случае отказа звена, которому эта функция свойственна и ,соответственно, также направленное на поддержание нормального состояния экосистемы в целом.

При подготовке сообщения были использованы следующие открытые источники:

УПРАВЛЕНИЕ ПОЧВЕННЫМИ МИКРОБНЫМИ СООБЩЕСТВАМИ: ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ (ОБЗОР) Т. И. Чернов, М. В. Семенов, 2021

Задумывались, ли вы – в каких ситуациях можно гарантированно воспроизвести положительный эффект на урожай при применении биопрепаратов? Тема интересна-продолжать готовить материалы?

Опубликовано: 23 января, 2023 в 08:57  •  
Тэги:

6 комментариев

Спасибо. Интересно и полезно. Хорошо бы обзор зарекомендовавших себя биопрепаратов.
23.01.2023
Евгений Сергеевич Марков,  
обзор коммерческих препаратов я сделать не могу. можно попытаться сделать аналитику по сравнению.функций биоты - входящей в состав препарата ( биота) / фактической представленности. НО для этого нужны данные оценки биоты . Если поможете собрать данные - готова интерпретировать
24.01.2023
Елена Соколова,  
Спасибо. Когда лучше взять почвенные пробы ? На сколько понимаю, на дерново-подзолистых почвах не хватает нитрификаторов, аммонификаторов, азотфиксаторы, фосфатмобилизаторов ?
25.01.2023
Евгений Сергеевич Марков,  
вы где будете делать анализ? каким методом? я готова интепретировать результаты анализов
25.01.2023
Елена Соколова,  
Было бы интересно вообще про анализ почвы как он делается и какими компаниями . Ваши статьи всегда интересно 🧐 почитать.
25.01.2023
Очень интересная тема!
5 дней назад
Похожие посты
Метагеномика - как перспективный инструмент оценки статуса здоровья почв
Деструкторы стерни: есть ли эффективность?
Разложение растительных остатков биометодом
Биологические деструкторы стерни - применение
Азотфиксаторы