O osmoprotekcyjnym preparacie mikrobiologicznym, który może ograniczyć "stres" roślin uprawnych, a tym samym - wspomóc ich wzrost, opowiada PAP dr Karolina Furtak – liderka zespołu w Instytucie Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowym Instytucie Badawczym w Puławach. Badaczka sprawdza, jak na glebę i rośliny działają wyizolowane przez nią mikroorganizmy. Pracę realizuje w ramach programu LIDER NCBR.

POWÓDŹ, SUSZA, ZASOLENIE – STRESUJĄ ROŚLINY

Badaczka podkreśla, że stres osmotyczny wpływa na wzrost i plonowanie roślin. I przypomina, że postępujące obecnie zmiany klimatu powodują wydłużanie się okresów suszy oraz występowanie powodzi. Jednocześnie w rolnictwie obserwuje się nadmierne stosowanie nawozów mineralnych w formie soli. Nowy biopreparat ma przeciwdziałać skutkom stresu osmotycznego występującego w środowisku glebowym jako skutek tych zjawisk.

"Oprócz nawozów mineralnych w rolnictwie stosowane są biopreparaty, które zawierają mikroorganizmy, takie jak bakterie i grzyby. Są one wprowadzane m.in. do gleby. Mikroorganizmy w glebie odpowiadają m.in. za cykle biochemiczne, obieg wody czy rozkład szkodliwych związków. Jednym słowem wpływają na żyzność gleby i mogą pomóc przekształcić te zdegradowane, zanieczyszczone lub wysuszone – w takie, które znów będą nadawały się do uprawy przez rolników zbóż i warzyw" – mówi dr Furtak.

Jak wyjaśnia, aktywne bakterie mogą regulować relacje między glebą a rośliną. Mikroorganizmy obecne wokół korzeni dostarczają roślinie składników, które same wydzielają. Te związki mogą chronić korzeń rośliny przed niekorzystnymi warunkami.

Działanie bakterii odpornych na nadmierną wilgotność gleby dr Furtak badała w ramach projektu Preludium NCN, wykonując doświadczenia "symulowanej powodzi". Z gleby zalanej wodą wyizolowała bakterie o potencjale biotechnologicznym, czyli takie, które posłużyć mogą do produkcji związków chroniących rośliny przed stresem osmotycznym. Stres osmotyczny może być wywołany albo nadmiernym zasoleniem gleby, albo właśnie zmienną wilgotnością, od suszy, przez podtopienia wiosenne, po powodzie.

"Podjęłam temat ekstremalnych zmian hydrologicznych, ponieważ moja rodzina w 2010 roku została dotknięta powodzią w Wilkowie. Wówczas został tam zerwany wał przeciwpowodziowy i Wisła zalała całą gminę. Gminie, która była obszarem rolniczym, bardzo długo zajęło wyjście +na prostą+, a część osób porzuciła uprawę ze względu na straty" – mówi badaczka – wychowana nad Wisłą, gdzie często zdarzają się problemy podtopień i zalewania okolic rolniczych.

Jednocześnie dr Furtak podkreśla, że Instytut w Puławach bada wiele czynników wpływających na rolnictwo, m.in. rozwija tematykę suszy, zasolenia, zanieczyszczeń gleby węglowodorami aromatycznymi, metalami ciężkimi i rekultywacji gleb. Jej praca doktorska dotyczyła wpływu powodzi na mikrobiom, czyli na strukturę bakterii w glebie.

BAKTERIE PROMUJĄCE WZROST ROŚLIN

Wybrane w badaniach bakterie analizowano wstępnie pod kątem ich wpływu na rośliny. Bakterie mogą chronić korzenie roślin poprzez wydzielanie do podłoża swoich metabolitów wtórnych.

"Wybieramy takie bakterie, które mają potencjał do produkcji różnego rodzaju związków aktywnych o szerokim zakresie działania. Wybrane bakterie będziemy testować w zróżnicowanych warunkach stresowych, szukając ich pozytywnego wpływu na rozwój rośliny - na jej plon, ale także i na samą glebę. W oparciu o te bakterie, które najlepiej będą promowały wzrost roślin, opracujemy biopreparat, kierowany zarówno do rolników wielkoskalowych, jak i do odbiorców uprawiających rośliny w przydomowych ogródkach" – zapowiada dr Furtak.

Dodaje, że biopreparat ma być uniwersalny, czyli odpowiedni dla różnych roślin uprawianych w polskich warunkach, i dodawany na każdym etapie uprawy. Doświadczenia zaplanowano z rzepakiem, pszenicą, kukurydzą i soją.

"Związki wydzielane przez nasze bakterie dodawane do gleby będą wpływały ochronnie na inne mikroorganizmy. Stworzą wokół ich komórek osłonkę na kształt płaszcza ochronnego. Mato zapobiegać wysychaniu czy pękaniu komórek" – tłumaczy badaczka.

BAKTERIE POMAGAJĄ GROMADZIĆ WODĘ W GLEBIE

Dr Furtak ustaliła, że część związków wydzielanych przez bakterie do środowiska ma zdolność do wiązania niewielkich gruzełek gleby w większe agregaty glebowe. W przypadku suszy ma to duże znaczenie, ponieważ woda pochodząca z opadów atmosferycznych bardzo szybko "ucieka" z gleby, albo przedostaje się na niższe poziomy, gdzie już roślina nie jest w stanie jej pobrać. Agregaty zatrzymują wodę i zabezpieczają glebę przed wysychaniem.

Kolejnym aspektem badań jest współdziałanie bakterii z rośliną. W opracowywanej w IUNG – PIB mieszance bakteryjnej znajdą się mikroorganizmy wydzielające związki, które po wniknięciu do korzenia nie tylko pobudzą wzrost rośliny, ale również będą aktywować odpowiedź odpornościową. "Roślina w warunkach stresu włącza u siebie systemy odpornościowe, wydzielając związki (np. wolne rodniki tlenowe), które mają przeciwdziałać skutkom stresu" – objaśnia liderka zespołu badawczego i wyraża nadzieję, że dzięki biopreparatowi rolnicy będą mogli również uzyskiwać większy plon w warunkach optymalnych.

Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ zan/