Чтобы преодолеть недостаток железа в почве, можно использовать в качестве удобрений особых микробов, которые делают железо биодоступным.

(Фото: おにぎり / Unsplash.com) 
Открыть в полном размере

Как и всем живым организмам, растениям нужно железо – без него прекратятся многие важные реакции обмена веществ. Просто так взять «голое» железо из почвы растения не могут, оно должно быть биодоступным, то есть это должны быть ионы железа, связанные с какими-то другими соединениями. Но биодоступного железа не всегда достаточно, в том числе из-за химических удобрений. Обеспечить сельскохозяйственные растения подходящим железом могли бы бактерии, синтезирующие сидерофоры. Так называют молекулы, которые прочно связывают ионы железа, сохраняя его в биодоступной форме.

Механизм синтеза сидерофоров известен, и если мы хотим найти бактерию, которая умеет их делать, нужно проанализировать её геном на предмет соответствующих ферментов. Именно это проделали сотрудники Казанского федерального университета с бактерией Nocardia mangyaensis, живущей в горных породах. В статье в Scientific Reports описан штамм N. mangyaensis NH1, у которого есть несколько кластеров генов, похожих на гены других бактерий, способных производить сидерофоры. Биоинформатические результаты поиска по генам подтвердили методами масс-спектрометрии, обнаружив у бактерии молекулы сидорофоров а также ряд других соединений, обладающих антиоксидантной и антифитопатогенной активностью.

Выращивая N. mangyaensis NH1 в лабораторной культуре, исследователи установили, что она способна расти, когда железа не вполне хватает, и в этих условиях она энергично синтезирует сидорофоры. А эксперименты с растениями арабидопсиса показали, что никаких неприятных побочных эффектов для растений от бактерии нет. Вероятно, N. mangyaensis NH1 будет хорошо себя чувствовать и в обычной почве, а значит, её можно использовать как удобрение: она не только повысит уровень биодоступного железа, но поможет растениям бороться с опасными грибками. Перед тем, как использовать её в сельском хозяйстве, могут понадобиться какие-нибудь генетические модификации, но с бактериями такие процедуры давно стали лабораторной рутиной.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ)