Башкирия: Дружба учёных с полезными бактериями помогает «лечить» поля

28 июня 2017.

Доцент кафедры экологии и ботаники биологического факультета БашГУ Светлана ГАРИПОВА уверена, что повысить урожай могут помочь полезные бактерии, а еще улучшить вкус овощей и фруктов, снизить пагубное воздействие пестицидов и даже конкурировать с ГМО.

Светлана Гарипова исследует бактерии со студенчества. Фото из личного архива

Всё, как у людей

- Светлана Равилевна, как бактерии могут улучшить урожай на огромных полях?

- Начну с того, что у растений всё как у людей. Организм – целый биом, обитель невидимых существ снаружи и внутри. Мы заселены самыми разными микроорганизмами. Новорожденного младенца обычно первые три месяца беспокоят колики. Это его кишечник заселяют микробы. Малыш постепенно адаптируется к окружающей среде. И растения тоже не стерильны. Хотя до недавних пор учебники говорили: если в растениях и появятся бактерии, то это болезнетворная инфекция. То, что снаружи они покрыты микроорганизмами, известно давно. Однако о том, что полезная для него микробиота есть и внутри, почти не было информации.

В 1994 г. я защитила диссертацию. Тогда уже у меня были предположения, что в самих клубеньках бобового растения помимо известных живут бактерии, которые выполняют для хозяина очень важные функции. Однако  не успела это проверить. Стала преподавать, занялась семьей… До сих пор жалею, что промолчала. Это могло стать научным открытием, на 10 лет опередившим факт обнаружения существования эндофитных бактерий - микроорганизмов, которые поддерживают иммунитет, синтезируют фитогормоны, защищают растения от стрессов.

- Значит растения болеют, как люди… Только разума у них нет?

- Это ещё вопрос… Такого, как у нас, нет, конечно. Вместо нервной системы - химическая рецепция. Растение сообщает окружающим о том, что страдает, и получает помощь от бактерий, с которыми у него взаимовыгодные отношения.

- А почему именно бобовые?

- Это лекари полей. Не секрет, что сегодня в сельском хозяйстве много проблем. Фирмы-однодневки не заботятся о долгосрочном плодородии. Часто нарушаются принципы севооборота. А должно быть так: один год растет пшеница, рожь, второй – картофель, свекла. При этом обязательно хотя бы раз в пять лет поле нужно лечить бобовыми растениями. О такой терапии знали ещё в древнем Риме. Вместе с урожаем из почвы выносится много питательных веществ. Происходит истощение, если не удобрять вовремя. А бобовые – те же удобрения, только биологические.

Известно, что азот – важный элемент, входящий в состав белка. В воздухе его 78%. Мы все состоим из белков. Еще немецкий философ Фридрих Энгельс сказал, что жизнь есть способ существования белковых тел. Над каждым гектаром земли «висит» пласт воздушного азота. И никому он недоступен, кроме так называемых азотфиксирующих бактерий. Они способны его превращать в доступные для растений формы. Так вот, у бобовых эти бактерии-«фиксаторы» наиболее эффективны. Находятся они в клубеньках. Поэтому и «лечить» поля удается лучше всего им. И без особых затрат. Энергия солнца бесплатная. Азот тоже денег не берёт. Без фосфорных и калийных удобрений, конечно, не обойтись. Но бактерии растительного микробиома могут повышать их эффективность. Кроме того, «невидимые труженики» разлагают вредные пестициды.

- Чем измеряют эффективность бобовых?

- Горох оставляет после себя в одном гектаре почвы от 30 до 50 кг биологического азота. Многолетние бобовые (люцерна, козлятник, клевер) даже при регулярном кошении за 4-5 лет - 400 кг. Так можно восстановить совсем истощённые земли.

От чего зависит вкус овощей?

- Вы упомянули, что бактерии могут бороться даже с пестицидами…

- Да, так уж сложилось, что применять эти ядохимикаты необходимо. Если они не до конца разрушились, то наносят огромный вред человеку и природе. Бактерии могут «доедать» то, что не разложилось. К примеру, почему полиэтилен накапливается в окружающей среде? Потому что нет бактерий, которые его «едят». Можно сказать, эти микроорганизмы играют глобальную роль в природе. На основе них мы можем создать биопрепарат, который даст питание растениям, будет стимулировать рост, защищать от болезней. Можно также задавать им определённые свойства. Например, лекарственные. Геномом бактерий управлять гораздо проще, чем геномом растения. В определённой степени эндофитные бактерии - альтернатива ГМО.

Я уверена: вкус овощей и фруктов связан именно с бактериями внутри них. Мы прекрасно отличаем помидоры, выращенные в открытом грунте, оранжерее или в растворе. Бактериальные добавки в питательных растворах могут дать растениям совершенно новое качество.

- У нас, видимо, нелегко внедрить биопрепарат в широкое производство?

- Его надо подбирать под конкретную культуру, сорт растения, почву и климат. А после нужна токсикологическая экспертиза. Стоит она 450 тысяч руб. Поэтому приходится кооперироваться с бизнесом. Расходы он возьмет на себя, если будет уверен в коммерческом результате. Однако и предварительные исследования стоят денег. Это реактивы, приборы, полевые испытания, минимальная зарплата исследовательской группы. Гранты научных фондов редко удаётся выиграть. Да и финансирование науки сейчас сокращается.

- Где проводите исследования?

- На небольших участках полей в районах. Также есть производственные испытания. Результаты впечатляют. В некоторых случаях урожай увеличивался до 50%. И это без агрохимикатов! Сейчас мы сотрудничаем с Институтом органического сельского хозяйства и компанией в Калужской области. Пытаемся в качестве носителя бактерий использовать отходы животноводства и птицеводства. Тот же птичий помёт без предварительной обработки использовать нельзя. Его нужно обеззаразить, размельчить, изготовить гранулы и проверить выживаемость на нем наших полезных бактерий.

Сможем бороться с недугами

- Есть ли аналоги такого биопрепарата?

- Существует много препаратов на основе микроорганизмов, которые обитают снаружи растения. С использованием эндофитов созданы одна-две марки. А за рубежом интерес к ним огромен. Многие американские и европейские лаборатории буквально штампуют патенты на их использование. Фармацевтические компании вкладывают в это дело миллионы.

У нас пока царит одержимость молекулярной генетикой человека. Конечно, это важно. Но и фитобиология заслуживает внимания! Эта мысль прозвучала на февральской международной конференции «Питание, рост растений и взаимодействие с окружающей средой» в Вене. Оттуда я привезла уверенность, что наш труд вносит реальный вклад в продовольственную безопасность и развитие «зелёных» технологий в агропроизводстве.

- Вы исследуете бактерии со студенческой скамьи и наверняка уже всё знаете. В обыденной жизни стараетесь огородить себя от них?

- Нет, я с ними дружу. Все-таки Земля – планета прежде всего микроорганизмов, создавших и поддерживающих жизнь. Недавно известный профессор Сколковского института науки и технологий Константин Северинов рассказал, что некоторые болезни, которые никогда не были связаны с инфекционной природой, имеют отношение к микроорганизмам. Например, шизофрения. Оказалось, «жители» кишечника могут влиять на гены, которые проявляют эту болезнь. Также он заявил, что в ближайшем будущем можно будет корректировать многие недуги человека, управляя его микробиомом.

ДОСЬЕ

Светлана ГАРИПОВА.

Родилась в Уфе. Окончила биофак БГУ. Доцент кафедры экологии и ботаники биофака БГУ. Ведёт факультативные занятия со школьниками, некоторые из них второй год подряд побеждают во Всероссийском конкурсе юношеских исследовательских работ по экологии.

Среди реализованных с детьми экопроектов – организация туристической зоны, связанной с творчеством Сергея Аксакова, получившей название экопарка «Аксаковское Алкино».

Елена ЛУКЬЯНОВА, Дарья НИКОЛАЕВА