Ризобактерии помогают орхидеям

epipactisОрхидеи — это изысканные творения природы, красивые и сложные в мире покрытосемянных растений. Они отличаются своеобразной морфологией и особенностями жизненного цикла. Имеют высокую специализацию, сложные биоценотические связи и низкую конкурентную способность, быстро реагируют на изменения экологической обстановки, что ставит большинство видов орхидей под угрозу исчезновения.

Сокращение их ареала и численности часто происходит вследствие антропогенного влияния, в том числе из-за сбора высокодекоративных растений на букеты и заготовки многих органов орхидей в качестве лекарственного сырья. Технический прогресс неуклонно приводит к увеличению добычи и переработки полезных ископаемых. Это сопровождается нарушением растительного и почвенного покровов, образованием загрязнённых территорий со специфическими характеристиками, неблагоприятными и опасными для жизни и здоровья человека и животных. Такое воздействие оказывает влияние на формирование экосистем и их динамику, приводит к обеднению флоры и фауны из-за исчезновения некоторых видов, уменьшению генетического разнообразия и т.д.

Учёные из лаборатории антропогенной динамики экосистем нашего института ещё в 1994 году при изучении формирования растительности на золоотвале Верхнетагильской ГРЭС отметили появление двух редких видов орхидей: любки двулистной (Platanthera bifolia (L.) Rich.) и тайника овального (Listera ovata (L.) R.Br.). Позднее ими были обнаружены ещё 9 видов орхидных и на других нарушенных территориях Свердловской области. Оказалось, что малоплодородные техногенные субстраты не являются препятствием для роста этих удивительных растений. Более того, они могут стать временными убежищами для исчезающих и находящихся под угрозой исчезновения видов.

К настоящему времени доказана положительная роль микоризы в адаптации орхидных к малоплодородным загрязнённым почвам. Однако до сих пор недостаточно хорошо исследована бактериальная микрофлора ризосферы и ризопланы орхидных. Вместе с тем, в последние годы появилось много экспериментальных данных, подтверждающих важную роль ризосферных бактерий в жизнедеятельности многих видов растений. Эти бактерии стимулируют рост растений в неблагоприятных условиях окружающей среды с помощью различных механизмов, таких как производство фитогормонов, хелатирование железа сидерофорами, образование органических кислот, солюбилизация фосфатов, замедление абиотического стресса бактериальной АЦК-дезаминазой и индукция антиоксидантных ферментов. Такие способствующие росту растений ризобактерии (PGPR), достаточно неплохо изучены и уже используются в качестве компонентов биопрепаратов, которые на сегодняшний день являются альтернативой химическим удобрениям.

Совместные исследования учёных кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий и лаборатории антропогенной динамики экосистем в этом направлении были поддержаны в 2019 году грантом РФФИ и Правительством Свердловской области (проект № 20-44-660011). Наряду с оценкой неспецифических механизмов устойчивости редких видов орхидей, колонизирующих промышленные отвалы, будет выявлена роль металлотолерантных PGPR, выделенных из ризосферы и ризопланы орхидных, в адаптации этих растений к техногенным субстратам. В дальнейшем возможно создание биопрепаратов на основе отобранных ризобактерий, улучшающих рост орхидей и способствующих их интродукции и натурализации.

Павел Е. Новиков (магистрант), Мария Г. Малёва (к.б.н., доцент).

 

fieldsession2020

 

epipactis2

Дремлик тёмно-красный на отвале

platanthera3

Любка двулистная на золоотвале