Ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR) в гидропонике – Наука в гидропонике
Растения развивались не в изолированной среде, а с большим разнообразием различных микробов. В ходе своей эволюции растения процветали больше в присутствии определенных микробов и, следовательно, развили черты, привлекающие и питающие их. В свою очередь, эти микробы также были отобраны для создания еще более глубоких мутуалистических отношений с растениями. В частности, бактерии из этой группы, которые облегчают и улучшают рост растений, известны как ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR), и в течение последних 40 лет они были предметом обширных исследований растений. В этой статье я собираюсь рассказать об их использовании в гидропонной культуре и имеющихся у нас данных об их стимулирующем рост эффекте в отсутствие почвы.
Положительные эффекты PGPR в целом хорошо известны. Эти два (1, 2) обзора литературы подробно рассматривают эту тему и цитируют множество исследований, проведенных в отношении PGPR для сельскохозяйственных культур в целом, хотя ни один из этих двух обзоров не касается их использования конкретно в гидропонике. Что мы знаем из всей этой литературы, так это то, что положительные эффекты PGPR в основном связаны с тремя различными явлениями. Первый — это увеличение доступности питательных веществ для растения, в основном за счет того, что некоторые питательные вещества, недоступные для растения, становятся доступными (в основном N и P), второй — за счет высвобождения фитогормонов — химических веществ, стимулирующих ответные реакции растений — которые побуждают растения для развития большего количества ткани несколькими различными способами, и, в-третьих, эти бактериальные колонии обеспечивают защиту от патогенов, которые могли бы атаковать растение, если бы их не было. Было идентифицировано множество различных видов, которые проявляют эти эффекты, некоторые даже характерны для отдельных видов растений, но из этих видов наиболее широко изучены и продемонстрировали свою эффективность виды из рода Bacillus, Agrobacterium и Pseudomonas.
Мы также знаем из исследований, что применение PGPR не является тривиальным, и именно то, как растения инокулируются ими, играет важную роль в улучшениях, которые они могут показать. Прививку можно делать семенами, черенками, рассадой или в течение всего периода роста/цветения. Вы можете использовать как корневые, так и/или внекорневые подкормки, также можно использовать различные концентрации бактерий и различные добавки, чтобы попытаться сделать этапы прививки более успешными. Эти бактерии также могут использовать кислород в растворах, поэтому слишком большое их количество также может лишить корни важного кислорода и вызвать сильные негативные эффекты до того, как можно будет увидеть какие-либо положительные эффекты, а слишком малое использование означает, что бактерии умирают, не имея возможности сформировать стабильную колонию. Приведенная ниже таблица дает вам представление о том, насколько сложной может быть вся область применения, и о том, какие эффекты наблюдались в полевых/тепличных испытаниях в почве для самых разных растений. Приведенные выше обзоры содержат много дополнительных ссылок, обязательно прочтите их, если вам интересен более широкий обзор доступной литературы по этому вопросу.
Как вы можете видеть, эффекты в этих условиях были очень положительными, иногда с очень значительным увеличением массы корней/побегов и урожайности плодов/цветов. Однако сама по себе почва не является идеальной средой, и растения, выращенные в почве, также не подвергаются идеальному питанию. Поскольку одним из основных преимуществ PGPR является увеличение доступности питательных веществ, некоторые из этих преимуществ могут быть частично или даже полностью сведены на нет при переходе на гидропонную культуру, где мы стремимся обеспечить растениям идеальную среду. Однако исследования PGPR в гидропонике не очень распространены, поскольку гидропонное выращивание традиционно уделяло большое внимание стерильности, поскольку производители в основном хотят предотвратить попадание патогенов в свои культуры.
К счастью, были люди, которые проложили путь в мир PGPR в гидропонных исследованиях, поэтому мы начали видеть некоторые положительные доказательства их использования, даже в условиях гидропонного выращивания. В приведенной выше таблице показаны 5 ссылок на статьи, в которых изучались PGPR в гидропонике — в основном на растениях томата — где было довольно точно установлено, что применение бактерий рода Pseudomonas может увеличить урожайность порядка как минимум на 10%+. Некоторые исследования, такие как 3 и 4, показывают, что при использовании различных комбинаций бактерий или методов применения возможны значительно большие результаты. Мне не удалось найти много дополнительных исследований в этом направлении, но приведенные выше исследования начинают показывать, что использование этих бактерий в гидропонике может быть положительным.
Хотя остается еще много вопросов. Если эти бактерии приносят пользу растениям из-за введения регуляторов роста растений (РР) в раствор, то мы можем задаться вопросом, не является ли прямое экзогенное применение этих РР лучшим способом получения и контроля преимуществ без необходимости поддержания живого организма. популяция бактерий в мутуалистических отношениях с корнями растений. Исследования действительно показали, что экзогенное применение многих ГРР может повысить урожайность различных растений. Применяем ли мы PGR или сохраняем культуру бактерий в наших средах? Можем ли мы сделать и то, и другое и получить еще лучшие результаты? К сожалению, сейчас нет ответов на поставленные выше вопросы, и требуется много дополнительных исследований, прежде чем мы хотя бы приблизимся к этому.
На данный момент исследования PGPR говорят нам, что эти бактерии удивительно хорошо работают в почве, а также могут приносить существенную пользу некоторым растениям в гидропонной культуре при определенных условиях. Мы знаем, что бактерии из рода Pseudomonas и Bacillus являются наиболее интересными кандидатами для изучения в гидропонике, и мы знаем некоторые из работающих методов инокуляции. Если вы хотите поэкспериментировать с ними на своих гидропонных культурах, обязательно примите во внимание приведенную выше информацию. Правильный выбор бактерий, концентрации, метода инокуляции и добавок может существенно повлиять на результаты, которые вы получите.
