ЯК КЕРОВАНА СИНЕРГІЯ РИЗОСФЕРНИХ МІКРООРГАНІЗМІВ МОЖЕ ПОКРАЩИТИ ЕФЕКТИВНІСТЬ СУЧАСНОГО ЗЕМЛЕРОБСТВА (ПОВЕРНЕННЯ ДО ПРИРОДИ)
DOI:
https://doi.org/10.31734/agronomy2023.27.157Ключові слова:
біорізноманіття, ризобіом, ґрунт, арбускулярні гриби, стале агровиробництвоАнотація
Однією з основних цілей сталої інтенсифікації агровиробництва є підвищення вмісту органічної речовини в ґрунті за допомогою збільшення потужності й різноманітності ґрунтової мікробіоти. За фізичними, хімічними й біологічними властивостями ризосфера виразно відрізняється від ґрунту, віддаленого від коренів рослин. У ризосфері кількість мікроорганізмів може в десятки разів перевищувати їх уміст у неосвоєному корінням ґрунті. Мікробні популяції відіграють важливу роль у фазових процесах, які забезпечують стабільність і продуктивність агроекосистем. Роль мікробіома ґрунту в регулюванні багатьох процесів в агроекосистемах недостатньо вивчена, що обмежує наші можливості передбачити, як зменшення різноманітності ґрунтового біома опосередковано впливає на добробут людини завдяки стійкості агроекосистем. Використання мікроорганізмів становить великий потенціал для сталого землеробства, оскільки такі інноваційні методи у технологіях рослинництва можуть замінити традиційні прийоми вирощування агрокультур. Ґрунтовий мікробіом є критично важливим чинником впливу на функціонування агроекосистем, оскільки мікроорганізми діють як рушії кругообігу поживних елементів, регулюючи динаміку лабільної органічної речовини ґрунту, депонування вуглецю ґрунтом, викиди парникових газів, змінюючи фізичну структуру та водний режим ґрунту, збільшуючи кількість та ефективність поглинання поживних елементів живлення рослинами, запобігають інвазіям патогенних організмів і зменшують вплив біотичних та абіотичних стресів на сільськогосподарські рослини. Ризосферу потрібно розглядати як структурно-функціональну одиницю агросистеми. Її життєдіяльність визначає реалізацію генетичного потенціалу сортів та гібридів, забезпечує можливість підвищення їхньої продуктивності за умови стимулювання активності ґрунтів та зниження екологічних ризиків. Наголошено на важливості різноманіття ґрунтового мікробіома в підтримці функціонування здорових ґрунтів, оскільки лише такі ґрунти забезпечують ефективне агровиробництво.
Посилання
Agnolucci M., Avio L., Palla M. et al. Health-promoting properties of plant products: the role of mycorrhizal fungi and associated bacteria. Agronomy 2020. No 10. https://doi.org/10.3390/agronomy10121864.
Akram M. S., Shahid M., Tariq M. et al. Deciphering Staphylococcus sciuri SAT-17 Mediated Anti-oxidative Defense Mechanisms and Growth Modulations in Salt Stressed Maize (Zea mays L.). Front. Microbiol. 2016. № 7. 867. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00867.
Altieri M. A. Agroecology the Science of Sustainable Agricultura, 2nd ed. CRC Press: Boca Raton, FL. USA. 2018. 448 р. https://doi.org/10.1201/9780429495465.
Avio L., Turrini A., Giovannetti M., Sbrana C. Designing the ideotype mycorrhizal symbionts for the production of healthy food. Front Plant Sci. 2018. No 9. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01089.
Backer R., Rokem J. S., Ilangumaran G. et al. Plant Growth-Promoting Rhizobacteria: Context, Mechanisms of Action, and Roadmap to Commercialization of Biostimulants for Sustainable Agriculture. Front. Plant Sci. 2018. No. 9. 1473. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01473.
Barrow N., Lambers H. Phosphate-solubilising microorganisms mainly increase plant phosphate uptake by effects of pH on root physiology. Plant & Soil. 2022. No 476. Р. 397–402. https://doi.org/10.1007/s11104-021-05240-0.
Bender S. F., Wagg C., Van Der Heijden M. G. A. An Underground Revolution: Biodiversity and Soil Ecological Engineering for Agricultural Sustainability. Trends Ecol. Evol. 2016. No. 31. Р. 440–452. https://doi.org/10.1016/j.tree.2016.02.016.
Berendsen R. L., Vismans G., Yu K. et al. Disease-induced assemblage of a plant-beneficial bacterial consortium. ISME J. 2018. No 12. Р. 1496–1507. https://doi.org/10.1038/s41396-018-0093-1.
Bhatti A. A., Haq S., Bhat R. A. Actinomycetes benefaction role in soil and plant health. Microb. Pathog. 2017. No. 111. Р. 458–467. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.09.036.
Bitterlich M., Franken P., Graefe J. Arbuscular mycorrhiza improves substrate hydraulic conductivity in the plant available moisture range under root growth exclusion. Front Plant Sci. 2018. No. 9. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00301.
Bouizgarne B., Aouamar A. A. B. Diversity of Plant Associated Actinobacteria. Bacterial Diversity in Sustainable Agriculture 1st ed. Maheswari D. K., Ed.; Springer: Cham, Switzerland. 2014. Р. 41–99. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05936-5_3.
Cappellari L. D. R., Chiappero, J., Santoro M. V et al. Inducing phenolic production and volatile organic compounds emission by inoculating Mentha piperita with plant growth-promoting rhizobacteria. Sci. Hortic. 2017. No. 220. Р. 193–198. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.04.002.
Delgado-Baquerizo M., Maestre F. T., Reich P. B. et al. Microbial diversity drives multifunctionality in terrestrial ecosystems. Nature Communications. 2016. No 7. Р. 1–8. https://doi.org/10.1038/ncomms10541.
Eyhorn F., Muller A., Reganold J. P. et al. Sustainability in global agriculture driven by organic farming. Nat. Sustain. 2019. No. 2. Р. 253–255. https://doi.org/10.1038/s41893-019-0266-6.
Gianinazzi S., Gollotte A., Binet M. N. et al. Agroecology: the key role of arbuscular mycorrhizas in ecosystem services. Mycorrhiza. 2010. No 20. Р. 519–530. https://doi.org/10.1007/s00572-010-0333-3.
Harvey P. R., Warren R. A., Wakelin S. Potential to improve root access to phosphorus: the role of non-symbiotic microbial inoculants in the rhizosphere. Crop and Pasture Science. 2009. No 60. Р. 144–151. https://doi.org/10.1071/CP08084.
Hsu P.-C., Condron L. M., O'Callaghan et al. hemX is required for production of 2-ketogluconate, the predominant organic anion for inorganic phosphate solubilisation by Burkholderia sp. Ha185. Environmental Microbiology Reports. 2015 No 7. Р. 918–928. https://doi.org/10.1111/1758-2229.12326.
Isbell F., Craven D., Connolly J. et al. Biodiversity increases the resistance of ecosystem productivity to climate extremes. Nature. 2015. No 526. Р. 574–577. https://doi.org/10.1038/nature15374.
Kameoka H., Maeda T., Okuma N., Kawaguchi M. Structure-specific regulation of nutrient transport and metabolism in arbuscular mycorrhizal fungi. Plant Cell Physiol. 2019. No 60. Р. 2272–2281. https://doi.org/10.1093/pcp/pcz122.
Kandel S. L., Joubert P. M., Doty S. L. Bacterial Endophyte Colonization and Distribution within Plants. Microorganisms. 2017. No. 5. https://doi.org/10.3390/microorganisms5040077.
Nafady N. A., Hashem M., Hassan E. A. et al. The combined effect of arbuscular mycorrhizae and plant-growth-promoting yeast improves sunflower defense against Macrophomina phaseolina diseases. Biol. Control. 2019. No. 138. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2019.104049.
Piazza G., Pellegrino E., Moscatelli M. C., Ercoli L. Long-term conservation tillage and nitrogen fertilization effects on soil aggregate distribution, nutrient stocks and enzymatic activities in bulk soil and occluded microaggregates. Soil Tillage Res. 2020. No 196. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104482 .
Rehman F., Pervez A., Khattak B. N., Ahmad R. Plant Growth Promoting Rhizobacteria Impact on Typha latifolia and Phragmites australis Growth and Dissolved Oxygen. CLEAN Soil Air Water. 2018. https://doi.org/10.1002/clen.201700353.
Sarabia M., Cazares S., González-Rodríguez A. et al Plant growth promotion traits of rhizosphere yeasts and their response to soil characteristics and crop cycle in maize agroecosystems. Rhizosphere. 2018. No. 6. Р. 67–73. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2018.04.002.
Singh S., Tripathi A., Maji D. et al Evaluating the potential of combined inoculation of Trichoderma harzianum and Brevibacterium halotolerans for increased growth and oil yield in Mentha arvensis under greenhouse and field conditions. Ind. Crop. Prod. 2019. No 131. Р. 173–181. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.01.039.
Smith S. E., Read D. J. Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press: Cambridge, MA, USA. 2010. ISBN 978-0-08-055934-6.
Spatafora J. W., Chang Y., Benny G. L. et al. A phylum-level phylogenetic classification of zygomycete fungi based on genome-scale data. Mycologia. 2016. No 108. Р. 1028–1046. https://doi.org/10.3852/16-042 .
Takishita Y., Charron J.-B., Smith D. L. Biocontrol Rhizobacterium Pseudomonas sp. 23S Induces Systemic Resistance in Tomato (Solanum lycopersicum L.) Against Bacterial Canker Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Front. Microbiol. 2018. No 9. 2119. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02119.
Tedersoo L., Sánchez-Ramírez S., Kõljalg U. et al. High-level classification of the Fungi and a tool for evolutionary ecological analyses. Fungal Divers. 2018. No 90. Р. 135–159. https://doi.org/10.1007/s13225-018-0401-0.
Thirkell T. J., Charters M. D., Elliott A. J. et al. Are mycorrhizal fungi our sustainable saviours? Considerations for achieving food security. Journal of Ecology. 2017. No 105. Р. 921–929. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12788.
