latam

Lucía Constanza Corrales Ramírez, професор-изследовател в Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca, Колумбия, разследва солюбилизацията на фосфатите като важна микробна функция в развитието на растенията.

Почвата е естествено тяло, което покрива по-голямата част от земната повърхност, има подходящите условия да има голямо микробно разнообразие, способно да извършва процеси, които помагат за поддържането му. Състои се от скали и слоеве от други елементи като хумус, глина и пясък, където протичат повечето микробни жизнени цикли, а също така е важен източник на макро и микроелементи. Сред функциите на почвата са: да действа като регулатор на водния цикъл, със способността да задържа вещества и да насърчава транспирацията на въздуха през повърхността. Тези условия в почвата правят възможно наличието на различни микроорганизми, които поради метаболитните си функции увеличават количеството усвояващи се хранителни вещества за растението, укрепват симбиотичната връзка с корена на растението и следователно улесняват растежа на растенията.

Нарастващата деградация на почвите намалява добива на селскостопанска продукция, както и човешката дейност, което води до процеси като ерозия, обезлесяване и замърсяване на реки, получаване на селскостопански продукти с ниско качество и следователно с ниска производителност от гледна точка на икономиката. Земеделските производители използват безразборно химически торове, които увреждат почвата, натрупвайки се като соли, които влошават нейното качество, като избират биологични алтернативи, което значително ще подобри добивите и ще гарантира защита на околната среда.

Солюбилизацията на фосфатите е една от функциите, която се превърна в обект на изследване поради значението си за селското стопанство. Сред бактериалните родове, които притежават това качество, се открояват Bacillus sp, Stenotrophomonas sp, Burkholderia sp. Наличието на тези бактерии в почвата увеличава количеството на различни йони, един от тях е фосфорът, който, когато се хидролизира с ензими като фитази, улеснява подвижността на този елемент в почвата и го превръща в достъпно за растението съединение.

Фосфорът е едно от съществените изисквания за растежа и функционирането на растението, той участва в развитието на корена и зърното, в растежа и цъфтежа; изпълнява функции в клетъчния енергиен метаболизъм и в процесите на фотосинтеза. Той е един от жизненоважните елементи за развитието на растенията, но е в ниска наличност в земната кора поради факта, че подвижността в почвата е ограничена, по такъв начин, че растението да абсорбира елемента на специфичната си среда в минимални количества. Фосфорният резерв се намира в скалите, свързан с кислород, образувайки фосфати.

Неорганичният фосфор е представен от фосфора, присъстващ в първични минерали като апатити, хидроксиапатити и оксиапатити, което не се усвоява от растенията, тъй като е неразтворим, поради което извършва обменни процеси с много бавна скорост. Основните форми на органичен фосфор са инозитол фосфат, нуклеинови киселини и фосфолипиди. Намира се главно в растителни и животински останки, разгражда се от микроорганизми, присъстващи в почвата, които хидролизират органичния фосфор чрез ензими, отделяйки фосфат, който се усвоява от растенията.

Основното находище се състои от фосфорни скали. Цикълът започва с разтворените фосфатни йони, растенията го абсорбират през корените си и го разпределят във всички клетки. На свой ред животните го придобиват, като ядат зеленчуци. Когато растенията и животните умират чрез екскретите си, те отделят неразтворим фосфор и бактериите, които разтварят фосфата, трансформират фосфора в разтворени неорганични фосфати, част от тези фосфати се измиват в морето, които се спускат на дъното и образуват скали, другата част от тях фосфатите се поемат от водорасли, морски птици и риби, като накрая се поглъщат от хората, като по този начин завършва цикъла.

Солюбилизацията на фосфат е резултат от подкисляване на периплазменото пространство от киселините, произведени от DO на глюкоза и други захари алдоза редуктаза от глюкозна дехидрогеназа. Сред киселините, произведени по този начин, са: оцетна, млечна, ябълчена, янтарна, винена, оксалова и лимонена киселина.

Изследването предполага, че системата за окислителни пътища за метаболизма на глюкозната дехидрогеназа може да бъде генетично манипулирана чрез прехвърляне на кодиращите гени към други микроорганизми, така че те да могат да действат като потенциални фосфатни разтворители и да се прилагат в селското стопанство.

Фосфатазите се произвеждат от някои микроорганизми и тяхното отделяне се стимулира при специфични условия като наличието на органични вещества, хумус, оборски тор, растителни остатъци, колоиди, както и ниското ниво на фосфор в почвата.

Понастоящем фитазите представляват голям биотехнологичен интерес поради приложимостта им за подобряване на посевите, сред най-често срещаните механизми са производството на кисели фосфатази поради наличието на специфични субстрати в почвата.

Бацилът е най-представителният род от групата на фосфатните разтворители, присъства в почвата, водата, растенията и въздуха, има различни механизми за оцеляване като образуването на центромерни спори при неблагоприятни ситуации, докато се намерят благоприятни условия за растежа му, с голям метаболитен капацитет, което води до успешната му колонизация в ризосферата.

Биоторовете на основата на полезни микроорганизми са обект на изследвания, тъй като тяхното приложение в почвите е по-ефективно и растението може да има по-разтворим фосфор. Тази алтернатива значително минимизира въздействието върху околната среда, произведено от химически торове, подобрявайки добива на култури и ограничавайки използването на тези токсични продукти за почвата, които водят до тяхната ерозия.

Промяната на баланса в почвената екосистема се дължи на селскостопанската дейност, извършвана от човек, който в стремежа си да подобри производителността на културите използва химически торове, които имат не само отрицателно въздействие върху екологичния аспект, но и върху икономическия . Изборът на алтернативи като биоторове представлява предимство на микроорганизми като Bacillus sp, род, който се характеризира с потенциал да бъде фосфатен разтворител. Използването на техники за молекулярна биология позволява генетично манипулиране на микроорганизмите, предлага поле за алтернативи, за да се изберат мерки, които могат да имат положително въздействие върху околната среда и допълнително да засилят симбиотичната връзка между бактериите и растението. Необходимо е обаче да се получат повече знания за специфичните характеристики на бактериите, стимулиращи растежа на растенията, за да се определят подходящите условия за оптималното развитие на процеса на разтваряне на фосфатите.

Като се има предвид, че фосфорът е съществен елемент за растежа на растенията, се забелязва необходимостта от търсене на алтернативи, които позволяват ефективното използване на това хранително вещество от бактерии, които успяват да получат разтворими фосфатни йони за растението. Родът Bacillus sp се оказа отлична алтернатива в процеса на разтваряне на фосфатите и затова е препоръчително да се характеризира неговият генетичен профил, за да се оптимизират неговите характеристики като биотор. В този ред на идеи чистото земеделие с използването на биоторове в дългосрочен план ще позволи да се възстановят почвите, които са експлоатирани с лоши селскостопански практики, като се сведат до минимум щетите за околната среда и от своя страна се възстановят свойствата и плодородието на почвите и следователно качеството на посевите.