Полученные данные позволят ухаживать за пшеницей, другими культурами и «кожей Земли» без причинения ущерба.
В поисках новых инструментов для улучшения здоровья почвы ученые из Университета штата Вашингтон приступили к исследованию электрических сигналов, которые передаются между растениями и приближенным сообществом микробов подземного мира, говорится в релизе WSU.
В рамках научного проекта стоимостью 1,2 млн долларов США (финансирование предоставляет американский Национальный научный фонд), междисциплинарная группа инженеров и специалистов по растениеводству WSU этой весной погрузили электроды в пшеничные поля штата Вашингтон и заполненные почвой контейнеры в лаборатории. Цель исследования – найти инструмент для специалистов и фермеров, позволяющий измерять и поддерживать полезные обмены в почве.
«Микроорганизмы необходимы для растений, — рассказывает один из ведущих экспертов проекта Халук Бейеналь, профессор Школы химической инженерии и биоинженерии Джина и Линды Войланд. — Урожай нуждается в них, чтобы оставаться здоровым».
Растения находятся в тесных симбиотических отношениях с почвенными бактериями. Микробы помогают обмениваться питательными веществами и стимулируют рост, их присутствие имеет ключевое значение для плодородия почвы.
«В нашем исследовании электрохимически активные микробы используются в качестве показателей здоровья почвы. Электрохимические сигналы могут сказать нам, что нужно растениям и микробам», — говорит Бейеналь.
В почве бактерии осуществляют электрохимический обмен с корнями растений, захватывая свободные электроны для использования в своем метаболизме. Этот обмен можно обнаружить электрохимически: электроды из углеродного волокна действуют как источник электронов, а бактерии прикрепляются к зондам в виде липкой биопленки.
«Большая часть биологии происходит под поверхностью», — добавляет Марен Фризен, фитопатолог из Университета штата Вашингтон, которая работает над выявлением полезных бактерий.
Команда Фризен собирает образцы и упорядочивает эти сообщества, в то время как инженеры изучают полученные данные сигнала. Вместе группа преподавателей и студентов-ученых стремится достичь наиболее полного понимания того, как сигналы связаны со здоровьем почвы и продуктивностью растений, в данном случае, пшеницы, с созданием программной модели для интерпретации сигналов и прогнозирования активности микробов и функции растений. Также в планах разработка датчиков контроля состояния микробиома почвы.
«Если мы сможем измерить, что происходит в почве, то сможем изменить микробные сообщества, — говорит Бейеналь. — Такой контроль мог бы, например, помочь фермерам точно вносить азотные удобрения, сводя к минимуму расходы и воздействие на окружающую среду».
Опираясь на работу нескольких докторантов и студентов, проект предоставляет возможность обмена идеями и перекрестного обучения. «Будущее агронауки зависит от междисциплинарного сотрудничества. Никто из нас не смог бы выполнит этот проект в одиночку», — подчеркивает Бейеналь.
Проект стартовал в начале 2023 года и продлится до 2026 года. Предполагая, что в результате проекта будут сделаны новые открытия и полезные инструменты для защиты здоровья почвы.
«Почва — это кожа Земли. Она производит продукты питания, волокна и топливо, фильтрует воду и помогает расщеплять загрязняющие вещества. Она так много делает для нас, что крайне важно приложить все усилия в заботе о здоровье почвы», — заключила Фризен.
