Російські вчені розробили інноваційне мікробіологічне добриво.

Основою розробки стали азотфіксуючі бактерії, здатні перетворювати атмосферний азот у форму, доступну для рослин. Добриво призначене для використання в сільському господарстві, агропромисловому комплексі та фермерських господарствах. Воно покликане підвищити врожайність, знизити засоленість ґрунтів і зробити сільськогосподарську продукцію більш доступною.

На сьогоднішній день мінеральні добрива широко поширені. Однак їх використання пов'язане з рядом недоліків. Так, неконтрольоване застосування добрив призводить до засолення та ерозії ґрунту, мінеральні добрива вимиваються і потрапляють у підземні води, що може шкодити організмам-симбіонтам. Внаслідок їх тривалого використання на посівних територіях кількість добрив досягла максимально допустимих значень, через що підвищення концентрації практично не впливає на врожайність сільськогосподарських культур, з такою проблемою вже зіткнувся Китай.

На відміну від традиційних мінеральних добрив, мікробіологічні діють дбайливо і ефективно. Вони сприяють росту рослин, відновленню ґрунту, поліпшенню засвоєння мінералів і придушенню шкідливих мікроорганізмів.

Перший етап дослідження включав ідентифікацію азотфіксуючих бактерій, створення шести серій зразків і тестування їх стабільності. Другий етап спрямований на оцінку ефективності добрива та підготовку патенту.

Бактерії були виділені з ґрунту ботанічного саду РГАУ-МСХА імені К.А. Тимирязева і виявилися ефективними симбіонтами для різних рослин, включаючи Sorbus aucuparia, Monstera deliciosa, Fabaceae spp., Quercus robur, Ficus carica, Aucuba japonica. Експерименти показали, що бактерії прискорювали проростання насіння огірка сорту Лібелле F1, сприяли ранньому появі справжніх листків і збільшенню росту стебел, не викликаючи мутацій.

Результати перевершили показники популярного препарату Азотовіт®, що робить їх дуже перспективними для використання в біодобривах. «Окремо хочеться зазначити про досвід у польових умовах, де порівнювали 15-дневні паростки з лабораторії, оброблені бактеріальною суспензією, і необроблені паростки огірків Лібелле F1, висаджені з горщиків у теплицю, – розповідає Григорій Бошляков, студент РТУ МІРЕА. – Хоча вибірка була невеликою і експеримент потребує збільшення повторності та репрезентативності, але оброблені паростки були вищими практично на півметра своїх побратимів, а плоди корнішонів, які в середньому за заявою виробника повинні бути завдовжки від п’яти і не більше семи сантиметрів, досягли розмірів від шести до дев’яти сантиметрів».

«У ході експериментів покращено середовище для росту фітостимулюючих мікроорганізмів. Особливістю нової середовища є використання відвару з чечевиці, – розповіла Марія Золотарева, старший викладач кафедри біотехнології та промислової фармації РТУ МІРЕА. – За допомогою сучасного методу часу прольоту мас-спектрометрії (MALDI-TOF MS) було точно визначено, що два з досліджуваних штамів належать до виду Agrobacterium radiobacter. Для точної ідентифікації видів бактерій використовувався метод секвенування ДНК за Сенгером на обладнанні компанії «ЄвроГен». В результаті досліджень з’ясувалося, що штам, пов'язаний з рослинами родини Fabaceae, належить до виду Ancylobacter defluvii, штам з рослини Monstera deliciosa – до Agrobacterium radiobacter, а штамми, отримані з рослин Ficus carica та Aucuba japonica, віднесені до роду Agrobacterium».

Крім того, бактерії, асоційовані з S. aucuparia та Fabaceae spp., продемонстрували антагонізм до фитопатогенних бактерій, таких як Pseudomonas Chlororaphis. Усі досліджувані культури здатні синтезувати сидерофори, подібні до азотобактину, у відповідь на антигени Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas chlororaphis. Спектрофлуориметричні вимірювання підтвердили наявність флуоресцентних піків при довжині хвилі 350 нм, характерних для азотобактина. Ці дані роблять бактерії перспективними агентами для біоконтролю сільськогосподарських культур.

Добриво буде упаковано в зручні пластикові флакони з дозаторами, що спростить його використання приватними покупцями. Кожен флакон містить суміш бактерій у концентрації 10^9 КОЕ/л, що забезпечує максимальну ефективність препарату.

Для завершення розробки необхідно провести додаткові випробування, включаючи оцінку антагоністичної активності препарату проти фитопатогенів, що викликають різні хвороби рослин, перевірити стабільність і терміни зберігання готового продукту, вивчити механізми взаємодії мікроорганізмів на молекулярному рівні та підготувати заявку на патент. Також планується розробити технологію масштабного виробництва добрива.

Проект Григорія Бошлякова демонструє, що молоді вчені можуть вносити вагомий внесок у розвиток сільського господарства та екології. Його розробка не лише вирішує важливі соціальні проблеми, але й має значний комерційний потенціал.

Проект представлений на «Акселераторі 4.0 РТУ МІРЕА друга хвиля» і отримав грант на подальший розвиток.