Способность азотфиксирующих клубеньковых бактерий Sinorhizobium meliloti образовывать симбиоз в марсианских породах была проверена учеными на примере Melilotus officinalis. В ходе эксперимента растение успешно образовало узелки с симбиотическими бактериями и продемонстрировало двукратное увеличение биомассы, однако почва не была обогащена азотом, как ожидалось.
Известно, что корни бобовых (в том числе донника) образуют специфические узелки, населенные симбиотическими бактериями семейства Rhizobiaceae, которые фиксируют атмосферный азот, то есть превращают недоступный для растений газообразный азот (N2) в легко усвояемую аммонийную форму (NH4). Благодаря этому растения лучше растут и обогащают почву азотом.
Франклин Харрис и его коллеги из Университета Колорадо решили проверить способность бобовых культур обогащать марсианскую почву полезными веществами, необходимыми для выращивания растений на Марсе.
В эксперименте использовалась модель почвы MMS (Mojave Mars Simulant), разработанная в 2007 году специалистами Лаборатории реактивного движения NASA, по спектральным данным представляющая собой базальтовый песок из американской пустыни Мохаве. На 50 процентов грунт состоит из кремнезема и на 10 процентов – из оксида железа.
Саженцы выращивались в оптимальных условиях в теплице под фитолампами при температуре 25-30 градусов Цельсия с ежедневным увлажнением.
Через две недели после посадки десять ростков в имитированном марсианском реголите были обработаны культурой бактерий Sinorhizobium melioti , образующих бобово-ризобиальный симбиоз с донником, а еще пять остались без обработки. Для сравнения такой же эксперимент был проведен в обычной почве.
В результате обнаружилось, что однолетние растения успешно формировали узелки на корнях клевера в реголите, хотя и гораздо меньше, чем в почве (в среднем 14,5 узелков на растение в реголите по сравнению с 63 в почве). Длина побегов, их вес и структур корней были в два раза больше, чем у растений, не обработанных бактериальной культурой. Другими словами, симбиоз в марсианской почве действительно работает, и он значительно улучшает жизнь бобовых растений.
Однако накопления азота в реголите обработанными растениями не происходило. Несмотря на работу азотфиксирующих бактерий, содержание аммонийного азота в нем даже снизилось (с 5,5 до 3,7 миллиграмма на килограмм).
Ученые считают, что длительное выращивание бобовых культур и их запахивание в грунт все же смогут обогатить марсианский реголит доступным для растений азотом.
Исследование опубликовано в журнале PLoS One.
