Молекулярная идентификация и оптимизация продукции индолуксусной кислоты у Fusarium oxysporum AUMC 16,438 для применения в биоудобрениях

Преобразование отходов в мощь для растений

Современное сельское хозяйство во многом опирается на синтетические удобрения и стимуляторы роста, которые могут быть дорогостоящими и вредными для окружающей среды. В этом исследовании изучается более экологичная альтернатива: использование естественно встречающегося грунтового гриба для производства растительного гормона и кормления этого гриба повседневными сельскохозяйственными отходами, такими как банановые кожуры. Работа демонстрирует, как этот микробный стимулятор может улучшать прорастание семян пшеницы и ранний рост, указывая путь к более безопасным и доступным средствам поддержки мирового производства продовольствия.

Полезный гормон от природы

Растения зависят от семейства гормонов для регуляции роста, и одним из важнейших является индол-3-уксусная кислота (IAA). IAA способствует ветвлению и удлинению корней, помогает побегам тянуться к свету и готовит растения к стрессам. Фермеры уже используют синтетические аналоги IAA, но эти вещества могут быть дорогими, нестабильными и вызывать опасения в отношении здоровья и окружающей среды. Между тем многие почвенные микроорганизмы в буквальном смысле производят тот же гормон вблизи корней растений. Если учёные сумеют использовать этих природных производителей, возможно частично заменить химические удобрения живыми или ферментированными «биоудобрениями», которые поддерживают рост более мягко и устойчиво.

Поиск подходящего грибного партнёра

Исследователи начали с отбора почвы из корневых зон культур в Египте и изолировали двадцать различных грибов. Каждую штамм выращивали в простом жидком бульоне, обогащённом небольшим количеством аминокислоты триптофана, которую многие микроорганизмы превращают в IAA. При измерении уровней IAA один кандидат, обозначенный как FSA12, явно превзошёл остальные. Тщательный химический анализ подтвердил, что выделяемое вещество действительно было IAA, а тесты безопасности не выявили обнаруживаемых микотоксинов — ядовитых соединений, которые могут продуцировать некоторые грибы. Сочетание классической микроскопии и современной ДНК-секвенирования позволило идентифицировать FSA12 как штамм распространённого почвенного гриба Fusarium oxysporum, задокументированный под названием F. oxysporum AUMC 16,438.

Настройка условий для максимального выхода

Далее команда систематически корректировала условия выращивания гриба, чтобы стимулировать производство IAA. Изменяли один фактор за раз — количество триптофана, температуру, кислотность бульона, продолжительность выращивания культур и объём посевного материала. Умеренные уровни триптофана, комфортная температура 30 °C и слегка кислая среда (примерно pH 6) дали наилучшие результаты. Культуру держали около 12 дней и начинали с умеренного количества грибка — это также оказалось оптимальным. В этих настроенных условиях штамм производил примерно в 3,7 раза больше IAA, чем в исходной схеме, при этом по-прежнему не выявлялись токсины.

Кормление грибов сельскохозяйственными отходами

Чтобы снизить затраты и переработать сельскохозяйственные остатки, учёные протестировали несколько распространённых субстратов — подслащенную сыворотку, банановые кожуры, апельсиновые очистки, солому пшеницы, отруби и жом сахарного тростника — в качестве источников углерода. Все они поддерживали некоторую продукцию IAA, но банановые кожуры выделялись, обеспечивая самые высокие уровни гормона и рост гриба. Банановые кожуры естественно богаты триптофаном и сахарами, что, вероятно, объясняет их эффективность. Этот шаг показывает, что поток отходов, который часто оказывается на свалках или в кормах, можно превратить в ценный компонент для производства биоудобрений, вписываясь в концепцию циркулярной, низкоотходной сельскохозяйственной экономики.

Помощь семенам пшеницы в раннем старте

Производство IAA во флаконе имеет смысл только в том случае, если это действительно помогает культурам. Чтобы проверить это, команда замачивала семена пшеницы в растворах с грибным IAA и сравнивала их с необработанными семенами. В стандартных тестах на прорастание обработанные семена прорастаниялись надёжнее и давали более длинные корни и побеги. Прорастание выросло с 70% у необработанных семян до 100% при обработке грибным IAA, а саженцы были крепче с большим количеством свежей и сухой массы. Широко используемый показатель — индекс жизнеспособности, объединяющий прорастание и рост — увеличился более чем в три раза. Эти улучшения соответствуют известной роли IAA в стимуляции корневой системы и раннего развития сеянцев.

Более чистый импульс для будущих урожаев

Проще говоря, это исследование показывает, что тщательно выбранный, не вызывающий заболеваний штамм Fusarium способен превращать дешёвые материалы, такие как банановые кожуры, в природный растительный гормон, который помогает семенам пшеницы быстрее и сильнее прорастать. Доказав, что гриб можно идентифицировать, эффективно выращивать, проверить на безопасность и успешно испытать на важной продовольственной культуре, исследование прокладывает путь для разработки биоудобрений, способных частично заменить синтетические добавки. Для фермеров и потребителей это может означать более здоровые почвы, снижение затрат и получение более крепкого, но природного старта для культур.

Цитирование: Maan, S.A., Abdelhamid, S.A. Molecular identification and optimization of indole acetic acid production by Fusarium oxysporum AUMC 16,438 for biofertilizer application. Sci Rep 16, 3474 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35223-z

Ключевые слова: биоудобрение, гормон роста растений, Fusarium oxysporum, отходы банановой кожуры, прорастание семян пшеницы