Ученые из Бирмингемского университета изобрели новый метод стимулирования бактерий к формированию способствующих росту экосистем, которые можно было бы использовать для покрытия корней саженцев растений, что, как ожидается, приведет к более сильным, здоровым растениям и повышению урожайности в сельском хозяйстве.

В природе корни саженцев формируют взаимовыгодные отношения с сообществами микробов (грибов, бактерий, вирусов) в почве и обмениваются питательными веществами, позволяя как растению, так и микробам процветать. Это особенно важно на ранних стадиях жизни растения, когда саженец находится в гонке со временем, чтобы достичь самодостаточного роста до того, как закончатся запасы питательных веществ и энергии в семени.

Доктор Тим Овертон, микробиолог-прикладник из Школы химической инженерии Университета, и доктор Франсиско Фернандес-Трилло из Школы химии возглавили команду по разработке новых синтетических полимеров, которые стимулируют образование этих бактериальных сообществ таким образом, который отражает естественный процесс, известный как образование биопленки.

Биопленка - это тонко организованное сообщество микробов, поддерживаемое матрицей из биологических полимеров, которая образует защитную микросреду и удерживает сообщество вместе.

Исследователи совместно работали над четырехлетним проектом о том, как полимеры взаимодействуют с бактериями, в результате которого была синтезирована группа полимеров на основе ацилгидразона.

Эти новые полимеры были разработаны для того, чтобы действовать как адгезивный каркас, "затравливая" образование комплекса микроорганизм-полимер для инициирования и ускорения образования биопленки. Как только образуется биопленка, бактерии становятся самодостаточным и самоорганизующимся сообществом и производят свою собственную матрицу, обеспечивающую передачу питательных веществ и воды, а также удаление отходов.

В проекте приняли участие аспиранты Паван Адони и Омар Хунейди, которые впоследствии продолжили исследования, показывающие, что полимеры агрегируют бактерии и улучшают образование биопленки. Важно отметить, что они также показали, что процесс полностью обратим, и биопленка может быть рассеяна путем изменения условий окружающей среды. Результаты этих экспериментов и дальнейших исследований будут опубликованы в 2022 году.

Паван Адони прокомментировал: "Мы ожидаем, что полимер в конечном итоге будет использоваться в качестве покрытия для семян, возможно, в сочетании с такими бактериями, как B. Subtilis, которые естественным образом присутствуют в почве, повышают стрессоустойчивость растений и в настоящее время используются в качестве почвенного инокулянта. Мы предполагаем более целенаправленный подход, при котором обрабатывается только семя, чтобы, когда оно прорастет, бактерии были готовы к росту в безопасной среде, обеспечиваемой полимерным комплексом микроорганизмов. В конечном счете это должно привести к появлению более сильных растений, которые растут быстрее и обладают большей устойчивостью к болезням".

Предприятие Бирмингемского университета подало обширную патентную заявку, охватывающую новые полимеры, способ формирования биопленки и способ расщепления полимера, а также его использование для стимулирования роста биопленки с помощью любых микроорганизмов, включая те, которые могут продуцировать или доставлять химические или биологические молекулы.

В настоящее время патент лицензирован специализированной компании в области естественных наук PBL Technology, которая инвестирует, защищает и продвигает новые инновации из общедоступных исследовательских источников по всему миру. В сельском хозяйстве технологии PBL включают генетику сельскохозяйственных культур, обработку сельскохозяйственных культур, точное земледелие, а также промоторы и инструменты для исследований и разработок.

ИСТОЧНИК