КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-24-00481
НазваниеПоиск перспективных штаммов микроскопических водорослей и цианобактерий для стимуляции роста овощных культур в гидропонных системах
Руководитель Гайсина Лира Альбертовна, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы" , Республика Башкортостан
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-205 - Клеточная биология, цитология, гистология
Ключевые слова гидропоника, биостимулятор, урожайность, проросток, корень, биомасса, суспензия, питательная среда, экологическая безопасность, метаболит, биологически-активные вещества, антиоксиданты, фитогормоны
Код ГРНТИ62.09.39
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта планируется выявить новые штаммы водорослей и цианобактерий, обладающих ростостимулирующим эффектом и применимых в условиях гидропоники для выращивания овощных и зеленых культур. Кроме того, будут разработаны и (или) модифицированы имеющиеся на данный момент методики культивирования различных штаммов водорослей и цианобактерий. Важными итогами проекта будет разработка методики выращивания культурных растений в условиях гидропоники с учетом используемого штамма водорослей и цианобактерий и сортов овощных и зеленых культур и выявление веществ, отвечающих за ростостимулирующий эффект, оказываемый на растения водорослями и цианобактериями.
Следует отметить, что исследования подобного рода в России проводятся крайне недостаточно, в отличие от целого ряда экономически развитых и развивающихся стран. Развитие современных технологий сельского хозяйства невозможно без проведения фундаментальных исследований, которые позволят не только получить новые знания о стимулирующем действии штаммов водорослей и цианобактерий, но и разработать рекомендации для расширения использования современных биотехнологических подходов в растениеводстве.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе реализации проекта в 2025 году было проведено 5 серий экспериментов с использованием 42 штаммов водорослей и цианобактерий по изучению влияния на семена и проростки огурца в чашках Петри; по влиянию на проростки огурца в простых гидропонных системах на 200 и 25 мл; по изучению влияния на проростки томатов в пробирках на 14 мл; экспресс-эксперименты по гидропонному выращиванию растений кресс-салата в чашках Петри. В результате определены 38 штаммов, продемонстрировавших ростостимулирующую активность: BCAC 43 Chlorella sorokiniana, GSM Dictyochloropsis reticulata, BCAC 132 Scotinosphaera lemnae, UTEX 2351 Vischeria magna, BCAC 145 Nannochloris eucaryotum, BCAC 277 Klebsormidium (Bashkir), П8 Uch Scytonema sp., BCAC 739 P6 Nostoc punctiforme, VCA-84 Cy Leptolyngbya cf. crispata, VCA-83 Cy Nostoc edaphicum, BCAC K3 Bracteacoccus giganteus, BCAC 4* Bracteacoccus minor, VCA-64 Ch Tetradesmus obliquus, 258GSE 2F Spongiochloris sp., BCAC 1051 Scotiellopsis sp., BCAC 641KT 20 Gloeotillopsis sarcinoidea, KK20-39 Scenedesmus lacustris, BCAC 132* Scotinosphaera lemnae, BCAC 99* Coccomyxa peltigera, 301.535 Scotiellopsis rubescens, BCAC 301 S39 Coelastrella rubescens, BCAC 113* Scotinosphaera lemnae, IT4 Anabaena sp., BCAC 108* Desmodesmus abundans, CALU 11 Vischeria magna, BCAC 388 S11-17 Bracteacoccus minor, Paris Scotiellopsis sp., KT7 Visheria magna, BCAC 617 KT/6 Bracteacoccus minor, BCAC 299 S8 Scotiellopsis sp., BCAC 104* Coccomyxa solorina, BCAC 164* Pseudococcomyxa simplex, K1 Visheria magna, BCAC 3* Bracteacoccus engadinensis, BCAC 152* Oocystella oogama, КО 18 Chlamydomonas sp., Dumps 5(2) Klebsormidium flaccidum, VCA-68 Ch Acutodesmus bajacalifornicus.
При выращивании овощных культур на гидропонике они часто поражаются фитопатогенами. В этой связи, особую ценность представляют виды водорослей и цианобактерий, сочетающие ростостимулирующие и антифитопатогенные свойства. Была установлено ингибирующее действие суспензии Nostoc sp. BCAC 1226 на Penicillium sp., Phytophthora sp. и Stemphylium sp. in vitro на картофельно-декстрозной агаровой среде, которое было особенно выраженным на 14-й день.
Был проведен анализ интеграции биологической азотфиксации в гидропонных системы путем изучения функционального разнообразия диазотрофов, взаимодействия корней и микроорганизмов, а также экологических ограничений. Также были обобщены физиологические, микробные и системные факторы, вызывающие солевой стресс в гидропонике, данные о микробной инокуляции в солевых растворах и выявлены пробелы в исследованиях, касающиеся стабильности составов, совместимости с дезинфекцией и валидации в промышленных масштабах.
Были получены нуклеотидные последовательности генов ITS и 16S для штаммов VCA-64 (Tetradesmus obliquus) и VCA-83 (Nostoc edaphicum), которые проявили ростостимулирующие свойства. Штамм VCA-64 идентифицирован нами как Tetradesmus obliquus (Turpin) M.J.Wynne (Sphaeropleales, Scenedesmaceae). Его нуклеотидная последовательность оказалась полностью идентична (100%) с таковой у целого ряда штаммов, в том числе с SAG 2607 под номером доступа MZ546607. Штамм VCA-83 определен как Nostoc edaphicum N.V. Kondrateva (Nostocales, Nostocaceae) с высоким процентом идентичности (99,5%) со штаммом CCNP1411 под номером доступа CP054698.
Разработана питательная среда для интенсивного культивирования цианобактерий рода Anabaena с использованием витаминов B1 и В12. Питательная среда, на основе применения среды Z8 позволяет повысить концентрацию суспензии Anabaena sp. за небольшой промежуток времени.
По результатам проведенных исследований было опубликовано 6 статей, индексируемых в базах данных Web of Science и/или Scopus и оформлена 1 заявка на патент. Результаты проекта были представлены на всероссийской конференции с международным участием.
Публикации
1.
Юсупова А., Картабаева Б., Сущенко Р., Гайсина К., Ренганатхан П., Гайсина Л.А.
Antifungal Potential of Cyanobacterium Nostoc sp. BCAC 1226 Suspension as a Biocontrol Agent Against Phytopathogenic Fungi and Oomycetes
Applied Microbiology, 5, 46. (год публикации - 2025)
10.3390/applmicrobiol5020046
2.
Сущенко Р.З., Гайсина Л.А.
Prospects for the Use of Algae and Cyanobacteria from Extreme Habitats of Kamchatka in Biotechnology
Applied Biochemistry and Microbiology, Vol. 61, No. 3, pp. 472–486. (год публикации - 2025)
10.1134/S0003683824607984
3.
Ренганатхан П., Асторга М., Гайсина Л.А. и др.
Nitrogen Fixation by Diazotrophs: A Sustainable Alternative to Synthetic Fertilizers in Hydroponic Cultivation
Sustainability, 17, 5922. (год публикации - 2025)
10.3390/su17135922
4.
Ренганатхан П. П., Гайсина Л. А.
Next-Generation Wastewater Treatment: Omics and AI-Driven Microbial Strategies for Xenobiotic Bioremediation and Circular Resource Recovery
Processes, 13, 3218. (год публикации - 2025)
10.3390/pr13103218
5.
Гайсина Л.А., Муфазалова А.С., Хилажетдинова Л.Б., Ухаткина К.Б., Ван Эрпп И.И., Махмутов А.Р., Сущенко Р.З., Ренганатхан П., Назаров Д.К., Гайсина К.Р., Суханова Н.В.
Перспективы использования водорослей и цианобактерий для стимуляции роста овощных культур в гидропонных системах
Экобиотех-2025. Материалы VIII Всероссийской конференции с международным участием, г. Уфа 1-4 октября 2025 г. , Уфа: УИБ УФИЦ РАН, 2025. 183 с. – Систем. требования: Adobe Reader. С.117. (год публикации - 2025)
10.31163/978-5-6047532-2-4
6.
Муфазалова А.С., Хилажетдинова Л.Б., Мухаметьярова А.И., Суханова Н.В., Гайсина Л.А.
Биоразнообразие наземных водорослей и цианобактерий горы Большой Иремель и их биотехнологический потенциал
Экобиотех-2025. Материалы VIII Всероссийской конференции с международным участием, г. Уфа 1-4 октября 2025 г. , Уфа: УИБ УФИЦ РАН, 2025. 183 с. – Систем. требования: Adobe Reader. С.117. (год публикации - 2025)
10.31163/978-5-6047532-2-4.
7.
Ренганатхан П. П., Гайсина Л. А., Руэда Пуэнте Э. О.
Microbial Biofertilizers for Salinity Stress Mitigation in Hydroponic Systems
Current Issues in Molecular Biology, 47, 1029. (год публикации - 2025)
10.3390/cimb47121029
8.
Ренганатхан П. П., Гайсина Л. А., и др.
Harnessing Engineered Microbial Consortia for Xenobiotic Bioremediation: Integrating Multi-Omics and AI for Next-Generation Wastewater Treatment
Journal of Xenobiotics, 15, 133. (год публикации - 2025)
10.3390/jox15040133
9. Гайсина Л. А., Жасинту М. Д., Хилажетдинова Л. Б., Муфазалова А. С., Ухаткина К. Б., Суханова Н. В., Сущенко Р. З., Пшеничнюк К. С., Псянчин Б. Т., Асманов И. Н., Зиганшина Г. Д., Ахъямов А. Ш. Влияние суспензий водорослей Сhlorella vulgaris Bejerinck и Pseudoccomyxa simplex (Mainx) Fott на пшеницу мягкую сорта «Зауральская жемчужина» Водоросли и цианобактерии в природных и сельскохозяйственных экосистемах: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 115-летию со дня рождения профессора Эмилии Адриановны Штиной, 1 июля 2025 г. / редколлегия: Н. В. Шабалин, М. С. Суханова, М. В. Черемисинов [и др.] ; Министерство сельского хозяйства РФ, ФГБОУ ВО Вятский ГАТУ. , Киров : Вятский ГАТУ, 2025. С.11-15. (год публикации - 2025)