12 января 2025
Ольга ШУЛЬГА, «ГлавАгроном»
Фото:© Владимир Исаенко / Glavagronom.ru
Натуральные продукты из почвенных грибов могут заменить вредные пестициды в сельском хозяйстве
Почвенный гриб Mortierella alpina имеет потенциал сделать сельское хозяйство более экологичным и устойчивым: гриб производит биоактивные молекулы, называемые мальпининами, которые могут защитить растения от нематод. Исследовательская группа из Йены впервые смогла понять и описать их способ действия. Исследование было опубликовано в журнале Американского химического общества.
Почва – это не только сложная среда обитания, но и поле битвы, где крошечные нематоды сражаются с грибками и корнями растений. В результате больше всего страдает сельское хозяйство и, как правило, на помощь приходят химические пестициды. Однако, их все чаще критикуют за то, что они потенциально наносят вред почве и воде. С учетом будущего ученые ищут альтернативы для устойчивого сельского хозяйства.
Почвенный гриб Mortierella alpina давно знает естественный прием против нематод – производство поверхностно-активных натуральных продуктов, которые называются мальпининами и действуют как натуральные очищающие средства.
Более ранние исследования уже показали, что грибок может бороться с нематодами, но молекулярный механизм действия, лежащий в основе этого, был все еще неизвестен. Мы хотели выяснить это,— объяснила Ханна Бюттнер, первый автор, доктор из Института Лейбница по исследованию природных продуктов и биологии инфекций – Институт Ганса Кнёлля (Leibniz-HKI).
Mortierella alpina, которая в основном встречается в почве умеренных и прохладных регионов, может стать ключом к устойчивому сельскому хозяйству. Для исследования ученые изучили влияние мальпининов на модельных нематод, используя методы визуализации, такие как флуоресцентная микроскопия и спектроскопия.
Мы смогли наблюдать, как мальпинины накапливаются именно в пищеварительном тракте вредителей. Однако нематоды не погибли сразу, а перестали питаться. Это в конечном итоге привело к медленному, но эффективному контролю над ними,— рассказала Бюттнер.
Химическая структура мальпининов имеет в составе особый строительный блок — аминокислоту дегидробутирин, которая подавляет нематод, нарушая важные ферментативные процессы в пищеварительном тракте вредителей.
Дегидробутирин имеет реактивную двойную связь и поэтому может реагировать с молекулами, которые необходимы для функционирования кишечника нематод,— рассказала соавтор Йоханнес Расбах из Института фармации Университета Фридриха Шиллера в Йене.
Эксперименты показали, что варианты мальпининов, в которых аминокислота была заменена на менее реактивную структуру, полностью теряли свой эффект. По словам Расбах, это указывает на то, что именно первоначальная структура необходима для биологической активности. Без нее соединение неэффективно.
Результаты исследования могут способствовать устойчивому сельскому хозяйству. Химические пестициды всегда представляют определенные риски для окружающей среды и здоровья. С другой стороны, природные альтернативы, такие как мальпинины, могут быть экологически чистыми решениями, особенно потому, что грибы Mortierella часто ассоциируются со здоровой почвой.
Гриб Mortierella уже давно используется в биотехнологии, например, для производства детского питания. Однако он требует более глубокого изучения для эффективного применения в сельском хозяйстве.
