Исследование взаимного влияния полифункциональных микроорганизмов-деструкторов и растений при комбинированном загрязнении нефтью и гербицидами и оценка биотехнологического потенциала их ассоциаций

Актуальность темы проекта обусловлена необходимостью решения глобальной научно-практической проблемы антропогенного загрязнения почв, имеющего в настоящее время комплексный характер. Примером комбинированного негативного воздействия является контаминация нефтью и пестицидами, которая возникает при авариях на нефтепроводах, проходящих через сельскохозяйственные угодья, изначально загрязненные химическими средствами защиты растений, гербицидами, в частности (они составляют 48% от мирового потребления пестицидов (Gupta et al., 2017)). Эти соединения входят в число наиболее широко распространенных экотоксикантов (Chen et al., 2015). Одновременно присутствуя в почве, поллютанты могут усиливать негативные эффекты друг друга, что значительно усложняет ее очистку и восстановление (Renoux et al., 2013). Поэтому, несмотря на многочисленные исследования раздельного влияния на почву нефти и гербицидов, а также способов очистки от каждого из них (O’Brien et al., 2017; Sun et al., 2018; Ossai et al., 2020), публикации, посвященные изучению почв, содержащих оба эти вещества, единичны и фрагментарны (Дегтярева и др., 2019; Islas-García et al., 2015), а методы ликвидации последствий такого сочетанного загрязнения не разработаны. Использование деструкционного потенциала живых объектов является простым, безопасным и экономичным способом восстановления почв (Asemoloye et al., 2019). Поэтому мы предполагаем, что взаимодействие микроорганизмов, обладающих полифункциональностью (способностью к деструкции нефти, гербицидов и стимуляции роста) и растений-ремедиантов играет важную роль в очистке почв, загрязненных нефтью и гербицидами. Для проверки этой идеи планируется провести следующее: - выделить и идентифицировать новые, а также отобрать среди имеющихся в Коллекции микроорганизмов УИБ УФИЦ РАН полифункциональные штаммы микроорганизмов-деструкторов нефти и(или) гербицидов (ауксиноподобных, сульфанилмочевин), обладающих ценными для растений свойствами (PGP-свойствами): фитогормональной, нитрогеназной, фосфатмобилизирующей активностью и пр.; - исследовать влияние различных концентраций нефти и гербицидов на PGP-свойства отобранных штаммов; - изучить влияние сочетанного загрязнения нефтью и пестицидами на показатели биологической активности почвы, а также рост и развитие растений; - изучить приживаемость интродуцированных микроорганизмов-деструкторов в ризосфере растений различных видов; - изучить воздействие полифункциональных микроорганизмов-деструкторов на ростовые показатели, систему фотосинтеза и маркеры окислительного стресса растений-мелиорантов в присутствии нефти и гербицидов; - оценить перспективность использования микробно-растительных ассоциаций для очистки и восстановления почв, одновременно загрязненных нефтью и гербицидами. Научная новизна проекта заключается в получении новой информации об адаптационных возможностях бактерий и растений и особенностях функционирования их ассоциаций в условиях многофакторного абиотического стресса. Результаты проекта позволят получить сведения, необходимые для разработки эффективных биотехнологий очистки и восстановления почв, загрязненных нефтью и гербицидами. Авторами уже выделены несколько перспективных штаммов бактерий-нефтедеструкторов, а также штаммы, использующие гербициды как единственный источник углерода. Команда проекта имеет опыт исследований по биодеградации различных соединений (нефть, фторорганические соединения) и изучению влияния микроорганизмов (в том числе углеводородокисляющих), продуцирующих ауксины, на морфометрические, биохимические показатели растений в присутствии нефти или гербицидов. Заявители обладают необходимыми компетенциями для оценки биологической активности комплексно контаминированных почв до и после биоремедиации, ими разработаны и внедрены в производство и применение биопрепараты для защиты растений от болезней и повышения их урожайности, а также для ликвидации последствий нефтяного загрязнения окружающей среды.