Проект направлен на решение проблемы продовольственной безопасности, связанной с хроническим дефицитом важнейших эссенциальных микроэлементов в рационе питания человека. Важной составляющей здорового образа жизни является повседневное потребление зеленных культур (суперфуды), содержащих клетчатку, витамины, макро- и микроэлементы и др. Цель проекта – разработка научных основ и методологии микробиологической биофортификации микрозелени и листовых овощей цинком, железом и йодом с использованием безопасных PGP ризобактерий. В основе проекта лежит новая научная идея о возможности использования Zn-солюбилизирующих и Fe-хелатирующих PGP-ризобактерий, выделенных из загрязненных цинком/железом территорий Свердловской и Челябинской областей (Россия), для стимуляции роста, повышения продуктивности и биологической ценности суперфудов с применением дополнительного йодирования путем внекорневого опрыскивания.
Актуальность темы заявляемого проекта обусловлена тем, что в настоящее время как в развитых, так и развивающихся странах, значительная часть населения страдает от микронутриентной недостаточности. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ, 2022 г.), цинк, железо и йод являются тремя наиболее важными микроэлементами с точки зрения глобального общественного здравоохранения, и их дефицит приводит к серьезной угрозе здоровью и развитию населения во всем мире, особенно детей и беременных женщин. В связи с этим поиск безопасных источников эссенциальных элементов и разработка биопрепаратов, обладающих способностью обеспечивать продовольственную безопасность, приобретают особую значимость.
Впервые три наиболее важных микроэлемента (Zn, Fe и I) будут использованы для биообогащения суперфудов из зеленных культур на территории России для улучшения здоровья местного населения с использованием PGPR. Реализация проекта позволит получить новые знания об эффективности превращения связанных Zn и Fe в биодоступные формы с помощью Zn-солюбилизирующих и Fe-хелатирующих (за счет продукции сидерофоров) ризобактерий и получить новую информацию об изменении физико-химических свойств почв после внесения PGPR и йода. Впервые будут получены данные об эффективности сочетанной биофортификации микрозелени и листовых овощей с использованием трех эссенциальных микроэлементов (Zn-Fe-I).
Реализация проекта будет способствовать не только решению проблемы рационального питания населения России, обусловленной хроническим дефицитом важнейших микроэлементов, но и позволит также снизить экологические риски и экономические затраты, связанные с использованием в аграрном секторе химических микроудобрений и пестицидов.
Запланированные исследования дадут возможность разработать научно-обоснованные рекомендации по созданию биопродукта с новыми уникальными свойствами, который может быть использован агропредприятиями малого и среднего бизнеса при выращивании зеленных культур с повышенным содержанием эссенциальных микроэлементов. Потребление биообогащенных суперфудов будет способствовать укреплению иммунитета и в целом улучшать здоровье у населения. Кроме того, дополнительное обогащение йодом уменьшит зависимость от морепродуктов, что является серьезной проблемой в РФ.
Ожидаемые результаты:
В ходе реализации проекта из ризосферы растений-доминантов, произрастающих на территории с высоким содержанием цинка и железа, будут выделены, идентифицированы и выявлены штаммы металлотолерантных PGP-ризобактерий с наиболее высокой Zn-солюбилизирующей и Fe-хелатирующей способностью. Тестирование семян зеленных культур, инокулированных отобранными изолятами, позволит оценить их всхожесть и жизнеспособность в присутствии йода. Проведение модельных исследований в условиях микрокосма по выращиванию зеленных культур, семена которых предварительно были инокулированы Zn-солюбилизирующими и Fe-хелатирующими PGP-ризобактериями, и дополнительным внекорневым йодированием, позволит оценить эффективность сочетанной биофортификации. Реализация проекта позволит разработать научно-обоснованные рекомендации по получению сбалансированных по содержанию важнейших микроэлементов суперфудов, что будет способствовать рационализации питания населения, а следовательно, поддержанию здорового образа жизни. Кроме того, использование данной агротехнологии будет способствовать снижению экологических рисков, связанных с широкомасштабным использованием химических удобрений и пестицидов, которые оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.
Внедрение экологически безопасных технологий («зеленые технологии») с использованием PGPR, способных солюбилизировать фосфаты, производить индолил-3-уксусную кислоту, аммиак и активировать АЦК-дезаминазу, является очень перспективным. Толерантные к Zn и Fe PGPR будут солюбилизировать Zn и хелатировать Fe содержащихся в почве соединений и, тем самым, делать их более доступными для культурных растений, что снизит зависимость от агрохимикатов. Кроме того, производство цианистого водорода ризобактериями и их устойчивость к антибиотикам обеспечат защиту от токсичных патогенов, что сократит применение химических пестицидов. Внекорневая подкормка йодом в оптимальной дозе может помочь биофортификации микрозелени и листовых овощей за счет непосредственного поглощения элемента через надземные органы.
Потребление биообогащенных суперфудов будет способствовать укреплению иммунитета и в целом улучшать здоровье у населения. Кроме того, дополнительное обогащение йодом уменьшит зависимость от морепродуктов, что является серьезной проблемой в РФ.
