Эмульсионная технология повышает выживаемость полезных бактерий для растений
Исследователи продемонстрировали технику успешной инкапсуляции бактерий, которые затем можно хранить и наносить на растения для улучшения их роста и защиты от вредителей и патогенов. Эта технология открывает путь к созданию широкого спектра сельскохозяйственных продуктов, позволяющих фермерам использовать полезные бактерии совместно с агрохимикатами.
"Многие известные полезные бактерии довольно хрупки, что затрудняет их включение в практичные, стабильные при хранении продукты, которые можно наносить на корни или листья растений", — говорит Джон Чедл, соавтор работы. "Наша техника, по сути, стабилизирует эти бактерии, делая возможным создание кастомизированных пробиотиков для растений".
Речь идет о бактериях, способствующих росту растений (PGPBs). Это микробы, которые улучшают здоровье и рост растений, помогая им извлекать питательные вещества из окружающей среды и защищая от вредителей или патогенов.
"Долгосрочной проблемой было то, что при попытке создать единый продукт, сочетающий эти бактерии с агрохимикатами (пестицидами или удобрениями), бактерии погибали", — отмечает Саад Хан, соавтор статьи. "Мы хотели разработать решение, позволяющее использовать бактерии совместно с химикатами, уже широко применяемыми аграриями".
Новая техника основана на специально созданной эмульсии с небольшим набором ингредиентов:
- Одна часть — солевой раствор, содержащий PGPBs (в исследовании использовались Pseudomonas simiae, действующий как биопестицид, и Azospirillum brasilense, действующий как биоудобрение).
- Вторая часть — биоразлагаемое масло и биоразлагаемый полимер на основе целлюлозы. Полимер можно загружать активными агрохимическими веществами, что позволяет включать их в состав без использования вредных органических растворителей.
При смешивании частей масло распадается на капли, распределенные по солевому раствору. Полимер целлюлозы прилипает к поверхности этих капель, предотвращая их слияние. По сути, это "салатная заправка", где капли масла удерживаются в суспензии. Это позволяет наносить PGPBs одновременно с агрохимикатами в рамках одной эмульсии.
Результаты испытаний
- Выживаемость бактерий: После четырех недель хранения при комнатной температуре популяция P. simiae в эмульсии была на 200% выше, а A. brasilense — на 500% выше, чем в солевом растворе без эмульсии.
- Эффективность пестицида: В эмульсию был включен
пестицид флуопирам. При внесении вредителей (нематод C.
elegans) в эмульсию и в солевой раствор с пестицидом результаты
различались:
- Пестицид в солевом растворе убил всех вредителей в течение часа.
- Эмульсия действовала постепенно, уничтожив 95% вредителей за 72 часа, что указывает на потенциал для пролонгированной защиты.
- Применение в почве: Эмульсия также улучшила выживаемость и репродуктивный успех бактерий при внесении в почву по сравнению с применением бактерий без эмульсии.
"В конечном счете, наша техника позволяет включать несколько активных ингредиентов в единую систему доставки и обеспечивает выживание и процветание PGPBs", — резюмирует соавтор Мариам Сохайл.
Следующие шаги включают испытания в теплицах и на микроплощадках, а также оценку различных PGPBs и активных веществ для разных видов растений.