Российские ученые создают коллекцию микроорганизмов для повышения урожайности
Исследователи СФНЦА РАН работают над созданием уникальной коллекции эффективных микроорганизмов, которые будут способствовать росту сельскохозяйственных культур. Основу коллекции составят PGPB
(Plant-Grows Promotion Bacteria) — бактерии, выделенные из почвенных образцов, собранных в ходе полевых исследований.
Как сообщила научный сотрудник лаборатории биологического контроля СФНЦА РАН Светлана Ферапонтова, одной из задач лаборатории является мониторинг фитопатогенных микроорганизмов и поиск эффективных микроорганизмов-антагонистов.
В 2024 году в ходе экспедиций в Ставропольский, Алтайский края и Новосибирскую область было выделено около десяти культур активных микробов-антагонистов. Установлено, что два из них эффективно подавляют тестовый изолят из рода Fusarium.
«Один из обнаруженных нами микроорганизм даёт внушительную зону растворения фосфатов. Это говорит о том, что данный микроорганизм будет позволять переводить нерастворимые фосфаты в доступную для питания растений форму в поле, улучшая минеральное питание», — отметила Ферапонтова.
В 2025 году запланировано продолжение экспедиций в различные регионы России и привлечение научных волонтеров.
Создание коллекции микроорганизмов является перспективным направлением биологизации сельского хозяйства, позволяющим более комплексно решать задачу повышения эффективности АПК с использованием биологически активных и безопасных препаратов.
Ученые вывели зерновую культуру с азотфиксацией из дикого ячменя
Австралийско-китайская группа ученых представила геном дикого ячменя Hordeum brevisubulatum, известного устойчивостью к засолению и засухе, и новую культуру с рядом преимуществ, включая азотфиксацию. Результаты исследования открывают новые возможности для повышения урожайности зерна и устойчивого сельского хозяйства.
Исследование, опубликованное в Nature Plants, выявило генетические адаптации дикого ячменя, в том числе дублирование генов стресс-реакции, обеспечивающих эффективное потребление питательных веществ в щелочной среде. Сверхэкспрессия этих генов удваивала биомассу и улучшала урожайность в суровых условиях.
Команда разработала новую гексаплоидную культуру Tritordeum (AABBII), заменив субгеном пшеницы «D» геномом I H. brevisubulatum. Эта новая культура показала увеличение поглощения нитрата на 48% и урожайности зерна на 28% в стрессовых условиях по сравнению с обычной пшеницей.
Профессор Чэндао Ли отметил потенциал для сельского хозяйства, особенно в регионах с засоленными почвами засушливых земель. Устойчивые к засолению зерновые культуры позволят сохранить урожайность, сократить зависимость от удобрений и сохранить производительность. Устойчивость генома I H. brevisubulatum предоставляет генетические инструменты для создания устойчивых к климату культур.
Ученые оптимизировали генные ножницы для улучшения селекции растений: новый метод открывает перспективы в АПК
Исследователи из Университета Кумамото совершили прорыв в области редактирования генома, разработав усовершенствованную технику, основанную на технологии
CRISPR-Cas9 (известной как «генные ножницы»), которая позволяет достичь частичного подавления функции гена, не вызывая при этом летального исхода для организма. Это открытие открывает новые горизонты для генетических исследований и, что особенно важно, для развития сельского хозяйства.
Система CRISPR-Cas9, уже зарекомендовавшая себя как революционный инструмент, состоит из двух ключевых компонентов: белка Cas9, выполняющего роль молекулярных «ножниц», и направляющей РНК (gRNA). gRNA направляет белок Cas9 к определенной, заранее заданной последовательности ДНК, где происходит разрез. Традиционные методы, предполагающие полную инактивацию генов, включая и те, что используют CRISPR-Cas9, часто приводят к полной потере функции гена, что делает изучение жизненно важных генов крайне сложной задачей, поскольку их отсутствие может быть фатальным для организма.
Новый метод, разработанный японскими учеными, предлагает альтернативный подход, вводя в геном гипоморфные мутации. Эти мутации снижают активность гена, но не приводят к его полному отключению. Такой подход позволяет исследователям изучать гены, которые критически важны для жизнедеятельности организма, но полное отсутствие которых приводило бы к его гибели.
Этот прорыв, опубликованный в журнале Journal of Plant Research, имеет далеко идущие последствия, выходящие за модификации генов, отвечающих за устойчивость растений к стрессу (засухе, засолению почвы, экстремальным температурам), можно создать культуры, способные выживать и давать урожай в условиях изменяющегося климата. При этом благодаря частичному подавлению генов, можно избежать негативного влияния на рост и урожайность растений.
Красноярские учёные: грибы против пестицидов в борьбе за урожай
Группа российских агрономов из Красноярского института сельского хозяйства представила результаты инновационного исследования, которое может изменить подход к защите сельскохозяйственных культур. Учёные провели эксперимент, сравнивая эффективность традиционных пестицидов и нового микробиологического препарата на основе гриба Trichoderma harzianum.
В условиях растущей озабоченности экологическими проблемами и необходимостью повышения урожайности, поиск альтернативных методов защиты растений становится всё более актуальным. Традиционные пестициды, хотя и эффективны, имеют ряд недостатков, включая загрязнение окружающей среды, развитие устойчивости вредителей и потенциальную опасность для человека.
Красноярские исследователи предложили альтернативное решение — использование микробиологического препарата на основе гриба Trichoderma harzianum («Триходерма харзианум»). Этот гриб обладает природными антибиотическими свойствами и способен эффективно бороться с вредными микроорганизмами, не нанося вреда окружающей среде и человеку.
Эксперимент был проведён на посевах ярового ячменя (сорт «Оплот»). Сравнительный анализ показал следующие результаты:
Александр Бобровский, ведущий научный сотрудник и соавтор исследования, отмечает: «Несмотря на незначительное превосходство пестицидов по некоторым показателям, экологическая безопасность микробиологического препарата значительно выше. Триходерма харзианум представляет угрозу только для вредных организмов, что делает её безопасной для человека и окружающей среды».
Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования микробиологических препаратов в сельском хозяйстве. Trichoderma harzianum. Этот гриб может стать важным инструментом в создании устойчивого и экологически чистого сельского хозяйства будущего, обеспечивая высокие урожаи и сохраняя здоровье почвы и окружающей среды.
Северное сияние на службе урожая: обработка семян плазмой как новая эра в органическом земледелии
Удивительное открытие сделали ученые из Арканзасской сельскохозяйственной экспериментальной станции: плазма, та самая, что создает завораживающие огни северного сияния, может значительно улучшить рост растений и защитить их от вредителей.
Исследователи из области пищевой науки и энтомологии объединили усилия, чтобы изучить воздействие обработки семян плазмой на примере риса. Идея родилась у Махфузура Рахмана, доцента пищевой науки, после приобретения специализированного оборудования для генерации холодной плазмы.
Плазма, известная как четвертое состояние вещества, представляет собой ионизированный газ, обладающий свойствами жидкости. Рахман отмечает, что северное сияние — яркий пример холодной плазмы, имеющей относительно низкую температуру по сравнению с плазмой внутри звезд. Флуоресцентные лампы и неоновые вывески также являются примерами использования холодной плазмы.
Доцент кафедры энтомологии Рупеш Карият заинтересовался влиянием холодной плазмы на насекомых, область, которая, по его мнению, недостаточно изучена.
Исследование, проведенное аспирантом Дипаком Дилипом в сотрудничестве с Никитой Модупалли, постдокторантом в области пищевых наук, показало, что обработка семян риса холодной плазмой может негативно влиять на рост и развитие кукурузной лиственной совки — опасного вредителя. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Семена риса обрабатывались холодной плазмой, а затем поливались водой, активированной холодной плазмой. Эта вода, также прошедшая обработку плазмой, обладает антимикробными свойствами благодаря высокореактивным молекулам, содержащим кислород и азот, которые эффективно уничтожают бактерии.
Ученые отметили не только снижение воздействия совки, но и признаки улучшения состояния растений, в том числе более активный рост листьев. Скорость прорастания семян, обработанных плазмой, также была выше, хотя и не достигла статистической значимости. Предполагается, что плазма способствует прорастанию, разрушая поверхностный слой семян.
Важно отметить, что контрольные растения со временем догнали обработанные по темпам роста, что указывает на то, что эффект плазмы наиболее заметен на ранних стадиях развития.
Карият и Рахман видят большой потенциал применения холодной плазмы в органическом сельском хозяйстве. Министерство сельского хозяйства США рассматривает холодную плазму как экологически чистую технологию, открывающую путь к разработке альтернатив пестицидам.
