Смогут ли «бронированные» бактерии заменить химические удобрения?
Обычные химические удобрения не входят в число самых экологически чистых веществ в мире, и это одна из причин, почему некоторые исследователи изучают возможность использования полезных бактерий в качестве альтернативы.
Новая технология покрытия может сделать такие микробы более доступными, чем когда-либо прежде.
Традиционные химические удобрения не только загрязняют окружающую среду, если попадают в водные пути, но и со временем истощают питательные вещества в почве. Более того, они относительно дороги.
В поисках более экологичной и устойчивой альтернативы некоторые фермеры начали применять к своим культурам азотфиксирующие бактерии. Эти микробы поглощают газообразный азот из атмосферы и превращают его в аммиак в почве.
Аммиак обеспечивает растения питательными веществами, восстанавливает истощенную почву и повышает естественную защиту растений от насекомых-вредителей.
Однако одна из проблем с бактериями заключается в том, что они очень чувствительны к чрезмерному теплу и влажности. Это означает, что они плохо переносят отправку на фермы из центрального источника. Их можно выращивать на фермах в больших ферментерах, хотя строительство и обслуживание таких ферментеров может быть довольно дорогим.
Учитывая эти недостатки, ученые из Массачусетского технологического института разработали метод покрытия микробов крошечными оболочками из «металл-фенольной сети» (MPN).
Хотя эти покрытия не препятствуют росту и функционированию бактерий, они обеспечивают защиту от жары и влажности. Бактерии, покрытые оболочкой, можно даже сушить замораживанием, а затем транспортировать и применять к сельскохозяйственным культурам в виде порошка.
Команда создала 12 различных MPN, в состав которых вошли такие металлы, как железо, марганец, алюминий и цинк, которые считаются безопасными для использования в качестве пищевых добавок. Оболочки также содержали органические соединения, называемые фенолами, которые в целом считает безопасными.
Когда эти MPN использовались на азотфиксирующих бактериях Pseudomonas chromraphis, было обнаружено, что все 12 из них защищают микробы от температур до 50 ºC и относительной влажности до 48%.
Самый эффективный из MPN состоял из комбинации марганца и полифенола, известного как галлат эпигаллокатехина.
Бактерии P. chromraphis, покрытые этой оболочкой, нагревали до 50 ºC, затем помещали в лабораторную чашку вместе с семенами сельскохозяйственных растений, таких как укроп, кукуруза, редис и бок-чой (китайская капуста).
Во всех случаях всхожесть семян улучшилась на 150% по сравнению с тем, когда были добавлены свежие, но непокрытые защитной оболочкой бактерии.
Исследование было опубликовано в Journal of the American Chemical Society Au.