Он также пролил свет на биохимические пути, которые позволяют растениям и бактериям очищать одни из худших почв на планете, увеличивая их плодородие.Вусирика, доцент биологических наук, впервые собрала песчаный песок возле деревни Гей на Верхнем полуострове Мичигана.
На протяжении десятилетий компании по добыче меди измельчали медную руду и сбрасывали остатки — около 500 миллионов тонн штампового песка — по всему региону. В этих созданных руками человека пустынях, содержащих высокие концентрации меди, мышьяка и других вредных для растений химикатов, почти ничего не растет.Затем Вусирика и его команда посадили кукурузу в песчаный песок, в котором бактерии попадают четырьмя разными способами:1. смешать его с шлифовальным песком перед посадкой семян;
2. Покрытие семян бактериями и их посадка;3. проращивание семян и посадка их в почву, в которую были добавлены бактерии; а также
4. Обычный метод — погружение корней проростков кукурузы в бактерии и их высадка в песчаный песок.Через 45 дней команда вырвала растения с корнем и измерила их сухой вес. Вся кукуруза, выращенная с использованием бактерий, была значительно более жизнеспособной — от двух до пяти раз больше — чем кукуруза, выращенная только на песчаном песке.
Самые крупные из них были посажены в виде рассады или проросших семян.Однако, когда исследователи проанализировали сушеную кукурузу, они сделали удивительное открытие: кукуруза, выращенная из семян, потребляла гораздо больше меди в процентах от сухой массы.
Другими словами, более мелкие предприятия извлекали из песчаных песков больше меди, унции на унцию, чем более крупные.По словам Вусирика, это имеет последствия для землеустроителей, пытающихся восстановить загрязненные участки, или даже для фермеров, работающих с маргинальными почвами. Обычный метод — нанесение бактерий на корни саженцев перед пересадкой — отлично работает в лаборатории, но будет непрактичным для крупномасштабных проектов. Это может открыть путь к простому и практическому восстановлению почв, загрязненных медью.
Но сам факт того, что все растения, выращенные с помощью бактерий, преуспели так хорошо, также пробудил его любопытство. «Когда мы это увидели, мы задались вопросом, что бактерии делают с почвой», — сказал Вусирика. «Основываясь на наших исследованиях, похоже, что они улучшают активность ферментов и увеличивают плодородие почвы», частично за счет высвобождения фосфора, который был заблокирован в породе.Бактерии также превращают медь в форму, которую могут принимать растения. «С бактериями обменная медь увеличивается в три раза», — сказал он. «По-прежнему много недоступной меди, но она движется в правильном направлении».Анализируя метаболические соединения, команда смогла показать, что бактерии усиливают фотосинтез и помогают растениям вырабатывать гормоны роста. Бактерии также влияют на количество фенольных соединений, производимых кукурузой.
Фенолы — это антиоксиданты, аналогичные тем, что содержатся в винограде и красном вине.По сравнению с растениями, выращенными на нормальной почве без бактерий, растения, выращенные только на песчаном песке, показали пятикратное увеличение фенольных соединений.
Однако фенольные соединения в растениях, выращенных на песчаных почвах с бактериями, показали меньшее увеличение.«Выращивание на песчаных почвах является очень стрессовым для растений, и они реагируют на это увеличением выработки антиоксидантов», — сказал Вусирика. «Добавление устойчивых к металлам бактерий позволяет растениям лучше справляться со стрессом, что приводит к снижению уровня фенольных соединений».«Здесь еще многое предстоит понять», — добавил он. «Мы хотели бы провести исследование песчаных почв в поле, и мы также хотели бы работать с растениями, помимо кукурузы.
Мы думаем, что эта работа имеет применение в органическом сельском хозяйстве, а также в реабилитации».