Исследование, проведенное при поддержке FAPESP, опубликовано в журнале ISME идентифицировал 522 генома (между археями и бактериями), связанных с корнями и почвой двух видов растений, произрастающих в Кампос-Рупестрес.

Были идентифицированы сотни микроорганизмов, которые до этого были неизвестны науке, что свидетельствует о том, что биоразнообразие Бразилии по-прежнему содержит огромное количество новых организмов.

Открытие прокладывает путь к развитию Биозаменители химических удобрений, применяемых в сельском хозяйстве особенно содержащие фосфор.

«Фосфор обычно присутствует в почве, но не всегда в форме, пригодной для использования растениями. Большинство обнаруженных нами микроорганизмов делают этот элемент растворимым, чтобы растения могли его поглощать», — объясняет он. Антонио Камарго, первый автор статьи, выполненной во время его докторской диссертации в Институте биологии Государственного университета Кампинас (IB-Unicamp) .

Исследование проводилось в рамках Центра исследований в области геномики, применяемых к изменению климата (GCCRC), Центра инженерных исследований (CPE), созданного Fapesp и Бразильская корпорация сельскохозяйственных исследований (Embrapa) в Уникэмпе.

Одно из растений, Vellozia epidendroides, обитает на неглубоких почвах, а Barbacenia macranta обитает на обнаженных скалах. Оба являются частью семейства Velloziacea и были собраны на частной территории, прилегающей к национальному парку Серра-ду-Сипо в штате Минас-Жерайс.

Сравнивая микроорганизмы растений, которые растут в почве и в скале, исследователи убедились, что это разные сообщества, однако со многими общими видами.

В целом в транспорте фосфора и в превращении нерастворимой версии минерала в растворимую, которая усваивается растениями, обнаружены весьма специализированные микроорганизмы.

«Микробные сообщества также сыграли важную роль в обеспечении доступности азота, еще одного важного питательного вещества для растений», — говорит Камарго, в настоящее время научный сотрудник Объединенного института генома Министерства энергетики США, где проводилось секвенирование генома.

новые решения

«Исследования, проведенные до сих пор, обычно были сосредоточены на механизмах адаптации растений к суровым условиям Кампос-Рупестрес, иногда игнорируя микроорганизмы. Показано, что микроорганизмы обладают существенным функциональным потенциалом в адаптации растений к экстремальным условиям этой среды. В частности, путем предоставления фосфора для роста растений», — говорит Рафаэль Соарес Корреа де Соуза, исследователь, связанный с GCCRC, который получил поддержку FAPESP и является одним из соавторов исследования.

Исследователи ожидают, что открытия могут способствовать созданию продуктов, которые заменят химические удобрения на основе фосфора, одного из питательных веществ, наиболее часто используемых для удобрения сельскохозяйственных культур в Бразилии.

Сегодня более половины фосфорных удобрений, используемых в стране, импортируется, в основном из Марокко, а также из России, Египта, Китая и США.

Помимо зависимости от импорта, недостаток фосфорных удобрений состоит в том, что они загрязняют водоемы и выделяют парниковые газы при их добыче.

Подсчитано, что на каждый килограмм изъятого из природы фосфора приходится один килограмм этих газов, попадающих в атмосферу.

Кроме того, это невозобновляемый природный ресурс. Так что со сроком до конца.

Биологические удобрения уже стали реальностью в Бразилии: 80% посевных площадей сои используют эти продукты для получения другого питательного вещества — азота.

Согласно ранее опубликованному исследованию GCCRC, ежегодно экономится 10 миллиардов долларов благодаря замена азотных удобрений биологическими модификаторами .

«Исследование также обращает внимание на необходимость сохранения бразильских экосистем, которые могут предоставить множество других решений, основанных на природе, подобных этому», — вспоминает Соуза, соучредитель Symbiomics, биотехнологического стартапа, ориентированного на разработку биологических препаратов следующего поколения.

Считающиеся горячими точками биоразнообразия со многими уникальными видами, Кампос-Рупестрес состоит из мозаик общей площадью около 26 500 квадратных километров, расположенных в районах Серрадо, Каатинга и Атлантического леса. Основными угрозами для этих экосистем являются добыча полезных ископаемых и животноводство.

Следующим шагом в исследовании является проведение исследований для проверки преимуществ некоторых микроорганизмов, обнаруженных в сельскохозяйственных культурах. Эксперименты проводятся в штаб-квартире GCCRC в Кампинасе.