Обработка семян полезными микроорганизмами растет в связи с сокращением использования синтетических агрохимикатов и низкой стоимостью применения микробных инокулянтов по сравнению с другими методами внесения в поле. Обработка семян включает пленочное покрытие, гранулирование и грунтование. Пленочное покрытие включает нанесение тонкого слоя полезного материала непосредственно на поверхность семян, при этом форма, размер и вес семян варьируются в ограниченных пределах. Пленочное покрытие обычно используется для нанесения на поверхность семян многих продуктов, содержащих пестициды, удобрения, гормоны и/или биостимуляторы. Некоторые авторы предпочитают использовать термины "обработка семян", когда применяются биологические препараты, и "покрытие семян" для нанесения на семена агрохимикатов, таких как пестициды. Гранулирование семян заключается в покрытии семян внешним материалом, таким как тальк и глиняные порошки, которые удерживаются на семенах с помощью связующих веществ, увеличивая вес, размер и форму семян. Внешний материал может также включать агрохимикаты или биологические вещества для стимулирования или защиты прорастающих семян. Грунтование семян - это процесс контролируемой гидратации семян водой (гидрогрунтовка), солевыми растворами (осмогрунтовка), фитогомонами (гормональная грунтовка) или биологическими веществами (биогрунтовка), или смесями, содержащими твердый материал и воду (матричная грунтовка). Грунтовка семян позволяет контролировать прорастание семян и запускает предпрорастающие метаболические процессы (синтез нуклеиновых кислот и белков de novo, производство АТФ, накопление стеринов и фосфолипидов или активация механизмов восстановления ДНК и антиоксидантов). Имбибицию семян необходимо остановить до преодоления первой обратимой стадии прорастания, что позволяет избежать прорастания радикалов через оболочку семени. Несколько полезных микроорганизмов, относящихся к арбускулярным микоризным (AM) грибам, Trichoderma spp., ризобиям и бактериям, способствующим росту растений, в настоящее время применяются для обработки семян зерновых, овощей, масличных и семян бобовых культур, а также волокнистых и кормовых культур (Cardarelli et al., 2022). Арбускулярные микоризные грибы (AM) отдельно или в консорциуме с другими полезными микроорганизмами, такими как Trichoderma spp., наносятся на поверхность семян крупных семян (например, пшеницы, кукурузы, тыквы) путем пленочного покрытия или на поверхность мелких семян путем гранулирования семян (например, салата, базилика) для улучшения поглощения питательных веществ, устойчивости культур к стрессам окружающей среды и качества продукции.

Рис. 1. Семена пшеницы, обработанные (слева) и необработанные (справа) грибами АМ и Trichoderma atroviride

Colla et al. (2015) сообщили, что семена твердой пшеницы (Triticum durum Desf.), обработанные пленочным покрытием консорциумом эндофитных микроорганизмов, состоящим из AM грибов [Rhizoglomus intraradices BEG72 (бывший Glomus intraradices), Funneliformis mosseae BEG 234 (бывший G. mosseae)] и Trichoderma atroviride MUCL 45632 значительно увеличили количество листьев (+28,6%), побегов (+23,1%) и сухой биомассы корней (+64,2%) 17-летних сеянцев по сравнению с необработанным контролем. В открытом полевом испытании использование покрытых пленкой семян пшеницы с этими полезными грибами привело к значительному увеличению урожая зерна на 32 и 8%, в течение первого и второго вегетационного цикла, соответственно, по сравнению с необработанными семенами. Данные результаты можно объяснить общим количеством осадков, которое было выше среднего 30-летнего значения во втором вегетационном цикле (899,8 против 591,9 мм), в то время как первый вегетационный цикл был намного суше (313,1 мм), чем среднее историческое значение (591,9 мм). Хорошо известно, что АМ-грибы повышают устойчивость растений к различным стрессам, включая засуху. Во время первого вегетационного цикла растения пшеницы могли испытать стресс от засухи, который был смягчен инокуляцией семян полезными грибами. Качество зерна пшеницы с точки зрения содержания белка, концентрации K, P, Fe и Zn также улучшилось при инокуляции семян грибами AM и Trichoderma atroviride. Более того, инокуляция семян полезными грибами уменьшила колебания урожайности зерна между двумя циклами выращивания по сравнению с необработанным контролем. Увеличение урожайности зерна и стабильности урожая при обработке семян пленочной оболочкой было связано с увеличением содержания макро- и микроэлементов в листьях, повышением содержания хлорофилла в листьях и фотосинтетической активности.

Рис. 2.Растения пшеницы из семян, необработанных и обработанных

В другом полевом испытании (Rouphael et al., 2017) семена артишока [Cynara cardunculus var. scolymus (L.) Fiori] двух сортов были покрыты пленкой с консорциумом AM грибов (Rhizophagus intraradices BEG72 и Funneliformis mosseae BEG 234) и Trichoderma atroviride MUCL 45362 и испытаны в полевых условиях по сравнению с необработанными семенами. Обработанные и необработанные семена обоих сортов были высеяны в лотки с полистироловыми пробками, заполненные смесью торфа и перлита, после чего сеянцы были пересажены в открытый грунт через 21 день после посева.

Рис. 3.Испытание артишока с двумя рядами растений из протравленных семян, демонстрирующих раннюю продуктивность

Обработка семян полезными грибами повысила общую урожайность головок артишока по сравнению с необработанным контролем. Данные результаты были обусловлены: 1) увеличением поглощения и транслокации питательных веществ через большую эффективную площадь корней, а также уровнем колонизации грибами AM; 2) солюбилизацией микроэлементов Trichoderma atroviride; 3) производством в корневой зоне летучих веществ, малых пептидов и метаболитов с гормональной активностью (например, индол-3-уксусной кислоты) или их аналогов. Более того, результаты показали, что пищевая ценность головок артишока с точки зрения антиоксидантной активности, общего количества фенольных веществ, кофейноилхиновых кислот и флавоноидов была повышена путем покрытия семян пленкой с консорциумом полезных грибов, содержащих R. intraradices, F. mosseae и T. atroviride.

В заключение следует отметить, что обработка семян микробными биостимуляторами, такими как АМ-грибы, является наиболее экономичным и эффективным способом применения полезных микроорганизмов на зерновых, бобовых, масличных и овощных культурах. Агрономические испытания по всему миру показали, что обработка семян микробными биостимуляторами может повысить урожайность, качество продукции и эффективность использования ресурсов, особенно в неблагоприятных условиях окружающей среды. Однако, чтобы максимизировать преимущества обработки семян полезными микроорганизмами, необходимо определить наиболее подходящие штаммы микроорганизмов и норму внесения для каждой культуры и условий выращивания. Более того, глубокое понимание взаимодействия между микробными инокулянтами, местной микрофлорой и факторами окружающей среды имеет решающее значение для оптимизации агрономических показателей обработки семян.