news

Лусія Констанца Корралес Рамірес, професор-дослідник Університету Колегіо Мер де Кундінамарка, Колумбія, досліджувала солюбілізацію фосфатів як важливу мікробну функцію в розвитку рослин.

Грунт - це природне тіло, яке покриває більшу частину земної поверхні, воно має належні умови для існування великого мікробного різноманіття, здатного здійснювати процеси, які допомагають його підтримувати. Він складається з гірських порід та шарів інших елементів, таких як перегній, глина та пісок, де відбувається більшість життєвих циклів мікробів, а також є важливим джерелом макро- та мікроелементів. Серед функцій ґрунту є: діяти як регулятор кругообігу води зі здатністю утримувати речовини та сприяти транспірації повітря через поверхню. Ці умови в ґрунті уможливлюють наявність різних мікроорганізмів, які завдяки виконуваним ними метаболічним функціям збільшують кількість засвоюваних для рослини поживних речовин, посилюють симбіотичні стосунки з коренем рослини і, отже, сприяють росту рослин.

Зростаюча деградація ґрунтів зменшує врожайність сільськогосподарського виробництва, а також людську діяльність, що призводить до таких процесів, як ерозія, вирубка лісів та забруднення річок, отримання низькоякісної сільськогосподарської продукції і, отже, низька продуктивність з точки зору економіки. Фермери без розбору використовують хімічні добрива, які пошкоджують ґрунт, накопичуючись у вигляді солей, що погіршують її якість, і вибір біологічних альтернатив значно покращить урожайність культур та гарантує захист навколишнього середовища.

Солюбілізація фосфатів - одна з функцій, яка стала предметом досліджень через своє значення для сільського господарства. Серед родів бактерій, які володіють цією якістю, серед інших виділяються Bacillus sp, Stenotrophomonas sp, Burkholderia sp. Наявність цих бактерій у ґрунті збільшує кількість різних іонів, одним із них є фосфор, який при гідролізі з такими ферментами, як фітази, полегшує рухливість цього елемента в грунті і перетворює його в доступну для рослини сполуку.

Фосфор - одна з найважливіших вимог до росту та функціонування рослини, він бере участь у розвитку кореня та зерна, у зростанні та цвітінні; виконує функції в клітинному енергетичному обміні та процесах фотосинтезу. Це один з життєво важливих елементів для розвитку рослин, однак він знаходиться в низькій доступності в земній корі через те, що рухливість у ґрунті обмежена, таким чином, що рослина мінімально поглинає елемент свого специфічного середовища кількості. Запас фосфору знаходиться в гірських породах, зв’язаний з киснем, утворюючи фосфати.

Неорганічний фосфор представлений фосфором, присутнім у таких первинних мінералах, як апатити, гідроксиапатити та оксиапатити, що не засвоюється рослинами, оскільки він нерозчинний, тому він здійснює обмінні процеси з дуже повільною швидкістю. Основними формами органічного фосфору є інозитолфосфат, нуклеїнові кислоти та фосфоліпіди. Він міститься в основному в рослинних і тваринних рештках, він розкладається мікроорганізмами, присутніми в ґрунті, які гідролізують органічний фосфор за допомогою ферментів, виділяючи фосфат, який засвоюється рослинами.

Основне родовище складається з фосфорних порід. Цикл починається з розчинених фосфатних іонів, які поглинаються рослинами через їх коріння і розподіляються по всіх клітинах. У свою чергу тварини набувають його, вживаючи овочі. Коли рослини і тварини гинуть через свої екскременти, вони виділяють нерозчинний фосфор, а бактерії, які солюбілізують фосфат, перетворюють фосфор на розчинені неорганічні фосфати, частина цих фосфатів омивається в море, що опускається на дно і утворює гірські породи, інша частина яких фосфати поглинаються водоростями, морськими птахами та рибами, остаточно потрапляючи в організм людини, таким чином завершуючи цикл.

Солюбілізація фосфату відбувається в результаті підкислення периплазматичного простору кислотами, що утворюються з ДО глюкози та інших альдозоредуктазних цукрів глюкозодегідрогеназою. Серед кислот, що виробляються таким способом, є: оцтова, молочна, яблучна, бурштинова, винна, щавлева та лимонна кислоти.

Дослідження припускає, що системою шляхів окислення для метаболізму глюкози дегідрогенази можна генетично маніпулювати, передаючи кодуючі гени іншим мікроорганізмам, щоб вони могли діяти як потенційні солюбілізатори фосфатів і застосовуватися в сільському господарстві.

Фосфатази виробляються деякими мікроорганізмами і стимулюється їх вивільнення за певних умов, таких як наявність органічної речовини, гумусу, гною, рослинних залишків, колоїдів, а також низький рівень фосфору в грунті.

На сьогоднішній день фітази представляють великий біотехнологічний інтерес завдяки своїй застосовності в поліпшенні сільськогосподарських культур, серед найпоширеніших механізмів - виробництво кислих фосфатаз через наявність у ґрунті специфічних субстратів.

Бацила є найбільш представницьким родом з групи солюбілізаторів фосфатів, вона присутня в ґрунті, воді, рослинах і повітрі, вона має різні механізми виживання, такі як утворення центромерних спор у несприятливих ситуаціях, поки не знайдуться сприятливі умови для її росту, з великою метаболічною здатністю, що призводить до його успішної колонізації в ризосфері.

Біодобрива на основі корисних мікроорганізмів були предметом досліджень, оскільки їх застосування в грунтах є більш ефективним, і рослина може мати більше розчинного фосфору. Ця альтернатива, зокрема, мінімізує вплив на навколишнє середовище хімічних добрив, покращуючи врожайність сільськогосподарських культур та обмежуючи використання цих токсичних продуктів для ґрунту, що призводить до їх ерозії.

Зміна балансу в ґрунтовій екосистемі зумовлена ​​сільськогосподарською діяльністю людини, яка, прагнучи поліпшити урожайність сільськогосподарських культур, використовує хімічні добрива, які не тільки негативно впливають на екологічний аспект, але й на економічний. . Вибір альтернативних варіантів, таких як біодобрива, становить перевагу мікроорганізмів, таких як Bacillus sp, рід, який характеризується тим, що потенційно є солюбілізатором фосфатів. Застосування методів молекулярної біології дозволяє генетично маніпулювати мікроорганізмами, пропонує поле альтернатив для вибору заходів, які можуть мати позитивний вплив на навколишнє середовище та ще більше посилити симбіотичні стосунки між бактеріями та рослиною. Однак необхідно отримати більше знань про специфічні характеристики бактерій, що сприяють росту рослин, щоб визначити відповідні умови для оптимального розвитку процесу солюбілізації фосфатів.

Враховуючи, що фосфор є важливим елементом для росту рослин, було виявлено необхідність пошуку альтернатив, які дозволяють ефективно використовувати цю поживну речовину бактеріям, яким вдається отримувати розчинні фосфатні іони для рослини. Рід Bacillus sp виявився чудовою альтернативою в процесі солюбілізації фосфатів, і тому доцільно характеризувати його генетичний профіль, щоб оптимізувати його ефективність як біодобрива. У такому порядку ідей чисте сільське господарство з використанням біодобрив у довгостроковій перспективі дозволить відновити ґрунти, які експлуатуються з поганою сільськогосподарською практикою, зумівши мінімізувати шкоду навколишньому середовищу і, у свою чергу, відновити властивості та родючість ґрунтів а отже і якість врожаю.