Poszukiwanie mikroorganizmów stymulujących wzrost roślin w glebach zasolonych
Ryzobakterie stymulujące wzrost roślin(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ang. plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR) to pożyteczne mikroorganizmy, które żyją w glebie w strefach korzeniowych roślin, a także na powierzchni korzeni i w ich tkankach. Coraz częściej uznaje się, że organizmy te mogą pomóc w dostarczaniu roślinom pierwiastków niezbędnych do ich wzrostu, działając w sposób podobny do nawozów mineralnych. „Na przykład PGPR mogą wiązać azot z powietrza i rozkładać białko”, wyjaśnia koordynatorka projektu NitroFixSal (N fixing bacteria from extreme environments as a remedy for nitrogen deficiency in saline soils) Agnieszka Kalwasińska z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „W ten sposób do gleby dostarczany jest amoniak”. PGPR wytwarzają również fitohormony, które stymulują rozwój roślin, oraz enzymy, które są w stanie rozkładać ściany komórkowe grzybów, chroniąc rośliny przed patogenami.
Ograniczenie stosowania nawozów mineralnych i pestycydów
Wykorzystanie potencjału tych naturalnie występujących bakterii daje ogromną szansę na ograniczenie stosowania nawozów mineralnych i pestycydów. Aby jednak ta metoda mogła odnieść sukces na skalę komercyjną, naukowcy muszą być w stanie zidentyfikować i wyizolować gatunki bakterii cechujących się wystarczającym wskaźnikiem przeżywalności, a także określić ilości odpowiednie dla poszczególnych typów gleby i gatunków roślin. Ma to znaczenie ze względów zarówno ekonomicznych, jak i środowiskowych. Ceny nawozów chemicznych, w tym saletry amonowej, fosforu i potasu, gwałtownie wzrosły na skutek rosnących kosztów gazu ziemnego. Jednocześnie Unia Europejska jest zobowiązana do ograniczenia stosowania tych nawozów, aby móc osiągnąć określone przez siebie cele Zielonego Ładu(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „W ramach projektu NitroFixSal badaliśmy bakterie wykazujące właściwości PGPR, pochodzące ze środowisk o bardzo wysokim poziomie zasolenia”, mówi Sweta Binod Kumar, biotechnolożka biorąca udział w omawianym projekcie. „Dzieje się tak dlatego, że mikroorganizmy naturalnie przystosowane do warunków wysokiego zasolenia mogą lepiej wspierać wzrost roślin w warunkach stresu solnego, a także przyczyniać się do zwiększenia biomasy roślin i ochrony przed patogenami”. Szczepy ryzobakterii stymulujących wzrost roślin, które zespół projektowy wyizolował, zostały poddane szczegółowym badaniom w celu scharakteryzowania ich właściwości PGPR. Szczepy te zastosowano w roli biostymulatorów, aby poprawić proces kiełkowania pszenicy w warunkach laboratoryjnych. „Kolejnym etapem były badania terenowe, w których wybrane szczepy wprowadzono do niewyjałowionej gleby”, dodaje Kalwasińska. „Ostatnim etapem było badanie interakcji pomiędzy bakteriami a pszenicą przy użyciu zaawansowanych metod molekularnych, dzięki czemu mogliśmy lepiej zrozumieć mechanizmy ich działania”.
Identyfikacja potencjalnych kandydatów na bionawozy
Projekt NitroFixSal z powodzeniem wykazał, że środowiska słone są cennym źródłem bakterii wiążących azot o różnym potencjale stymulowania wzrostu roślin. Naukowcom udało się scharakteryzować szereg nowych szczepów. Dowiedziono, że dwa z badanych szczepów bakterii w istotny sposób łagodzą stres solny u zbóż. Jeden z nich został następnie zgłoszony do Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Dwa wnioski patentowe dotyczące wyizolowanego szczepu, wraz z jego właściwościami stymulującymi wzrost pszenicy, są już gotowe do przedłożenia w Urzędzie Patentowym Rzeczypospolitej Polskiej. „Te wyizolowane szczepy PGPR są teraz potencjalnymi kandydatami na bionawozy”, zaznacza Kalwasińska. „Ich stosowanie mogłoby okazać się bardzo korzystne, zwłaszcza w przypadku rolników borykających się z problemem utraty plonów z powodu wysokiego zasolenia gleby”. Dane wygenerowane w ramach projektu pomogą również naukowcom lepiej zrozumieć interakcje między roślinami a bakteriami PGPR na poziomie molekularnym. Badacze mają nadzieję, że uda im się rozwikłać tajemnicę mniej znanego mechanizmu wzrostu roślin, co może doprowadzić do opracowania nowych formuł biostymulatorów i narzędzi do projektowania nowych strategii hodowlanych. „Najważniejszym celem naszego projektu jest wsparcie zrównoważonego rozwoju rolnictwa”, podsumowuje Kalwasińska.
