Бактерии помогли растениям вырасти в лунном грунте

Из предыдущих исследований известно, что хотя лунный грунт можно использовать для выращивания кресс-салата (Arabidopsis thaliana), в нем не хватает необходимого культурам азота, а фосфор содержится в нерастворимой форме, которая не усваивается растениями. В итоге картофель и томат на имитациях лунного грунта, сделанных по образцу реального реголита, показали очень плохую урожайность — намного ниже, чем на имитации марсианского аналога.

Чтобы в будущем стало возможно создание баз на естественном спутнике Земли, нужно найти способы улучшить плодородие лунного грунта за счет изменения его физико-химических свойств.

Команда ученых из Китайского сельскохозяйственного университета решила с помощью особых микроорганизмов — фосфат-солюбилизирующих бактерий — превратить нерастворимый фосфор в образцах грунта, копирующего лунный реголит, в растворимую форму, легко усваиваемую растениями.

Для исследования, результаты которого опубликовал журнал Communications Biology, взяли пять штаммов: Bacillus mucilaginosus, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и Pseudomonas fluorescens. Грунтом послужила имитация лунного реголита на основе вулканического шлака, который по минеральному составу и физико-химическим свойствам схож с образцами, доставленными в рамках миссии «Аполлон-14». Ученые используют подобный материал в большинстве таких научных работ, поскольку количество настоящего лунного грунта ограничено.

По итогам 21-дневного эксперимента по культивированию микроорганизмов с применением метода встряхивания колбы исследователи оценили динамику содержания фосфора в субстрате для выращивания растений и отобрали три вида бактерий, сильнее всего проявивших нужные фосфат-солюбилизирующие свойства.

Оказалось, после добавления B. mucilaginosus количество растворимого фосфора в образцах увеличилось примерно на 214% на десятый день эксперимента по сравнению с исходным уровнем. В случаях со штаммами B. megaterium и P. fluorescens рост составил 234% и 247% на 21-й день эксперимента соответственно. В то же время бактерии B. subtilis и B. licheniformis продемонстрировали плохие результаты.

Рассада Nicotiana benthamiana, выращенная в разных вариантах субстрата (нижние четыре ряда — после обработки бактериями, верхние два — контрольные образцы) / © Yitong Xia, et al.

На следующем этапе ученые рассмотрели, как будут расти семена родственной табаку культуры Nicotiana benthamiana в имитации лунного грунта. Выяснилось, что у растений, которые высадили в субстрат, предварительно обработанный B. mucilaginosus, B. megaterium и P. fluorescens в течение 18 дней, содержание хлорофилла на 24-й день роста было на 104% выше, чем у образцов из контрольной группы, выращенных в субстрате с мертвыми бактериями. Кроме того, у рассады Nicotiana benthamiana из первой группы после шести дней роста были длиннее стебли и корни, а на 24-й дней растения отличались большими диаметром и количеством листиков по сравнению с контрольными образцами.

Таким образом, ученые показали, что обработка с помощью бактерий B. mucilaginosus, B. megaterium и P. fluorescens способна повысить плодородие лунного реголита и в последующем улучшить рост высаженных в такой грунт растений. Их результаты могут стать техническим фундаментом для будущих проектов по выращиванию культур на лунных базах.