دور البكتيريا في تحمل الإجهاد اللاحيوي والمعالجة البيئية

 

The role of bacteria in abiotic stress tolerance and environmental remediation

مقدمة:

في الزراعة العضوية، لا تعتمد الاستدامة على المدخلات الطبيعية فحسب، بل على **المجتمعات الميكروبية الحية**، وخاصة **البكتيريا النافعة**، التي تلعب دورًا محوريًا في دعم مرونة النبات. تعمل هذه البكتيريا كـ **حلفاء بيولوجيين**، حيث تساعد المحاصيل على مواجهة **الإجهاد اللاحيوي** مثل الجفاف والملوحة ودرجات الحرارة القصوى وسمية المعادن الثقيلة.

إلى جانب دعم صحة النبات، تساهم بعض أنواع البكتيريا بشكل فعال في **الإصلاح البيئي** من خلال تحلل الملوثات، وتثبيت المعادن الثقيلة، أو استعادة التربة المتدهورة، مما يجعلها أساسية لأنظمة الزراعة الصديقة للبيئة والمتجددة.

 البكتيريا المثبتة للنيتروجين وأشكال علاقتها بالنبات المضيف

ما هي البكتيريا المساعدة  للميكورايزا؟

الأكتينوميسيت فرانكيا: بكتريا مهما بيئيا وزراعيا

معلومات دقيقة حول دور البكتيريا في تحمل الإجهاد وعلاجه

 🔹 1. **أنواع الإجهادات اللاحيوية التي تخففها البكتيريا**

تخفف البكتيريا النافعة، وخاصة **البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR)**، من مجموعة واسعة من الإجهادات اللاحيوية:

| الإجهاد اللاحيوي | الاستجابة البكتيرية | الآلية |

| ---------------- | ----------------------- | --------------------------------------- |

| **الجفاف** | *Azospirillum، Bacillus subtilis* | إنتاج المواد الحافظة للضغط الأسموزي، استطالة الجذور |

| **الملوحة** | *Pseudomonas fluorescens، Halomonas spp.* | استتباب الأيونات، إنتاج عديدات السكاريد الخارجية |

| **الحرارة** | *بكتيريا الأمعاء، العصوية الضخمة* | تحفيز بروتين الصدمة الحرارية |

| **البرد** | *الزائفة العفنةPseudomonas putida* | تغيير سيولة الغشاء، الحماية من التجمد |

| **المعادن الثقيلة** | *رالستونيا ميتاليدورانس، كوبريافيدوس نيكاتور* | التراكم الحيوي، الاستخلاب، إزالة السموم الإنزيمية |

11 نوع من الدراسات الخاصة باختبار البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

 الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات

10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير

> ✅ **نظرة حصرية:** *بكتيريا العصوية الأميلوليكفاسيين* تُنتج **مركبات عضوية متطايرة** تُهيئ النباتات لمواجهة الإجهاد الحراري والمالي المُستقبلي عن طريق **تحفيز دفاعاتها المضادة للأكسدة**.

الآليات والنشاطات المفيدة للبكتيريا المعززة لنمو النبات

الميكروبات المثبتة للنيتروجين تكافليا و الأحياء المضيفة

الهرمونات النباتية البكتيرية والفطرية

 🔹 2. **آليات تعزيز البكتيريا لتحمل الإجهاد اللاحيوي**

 ✅ **أ. نشاط إنزيم ACC دياميناز**

* **كيف يعمل:** يُحلل هذا الإنزيم **حمض 1-أمينوسيكلوبروبان-1-كربوكسيل (ACC)**، وهو المادة الأولية لإنتاج الإيثيلين المُحفَّز بالإجهاد.

* **البكتيريا الرئيسية:** *الزائفة العفنة*، *الأمعائية المَشْرَوِيَّة*.

* **النتيجة:** انخفاض مستوى الإيثيلين ← انخفاض تثبيط النمو تحت الإجهاد.

 ✅ **ب. إنتاج المواد الحافظة للضغط الاسموزي**

* يساعد كلٌّ من **البرولين** و**الجليسين بيتاين** و**التريهالوز**، التي تُصنِّعها البكتيريا، في الحفاظ على امتلاء الخلايا.

* مهم في **تخفيف الإجهاد الناتج عن الجفاف والملح**.

✅ **ج. تحفيز إنزيم مضاد للأكسدة**

* يُحفِّز إنزيم PGPR إنتاج إنزيمات نباتية مثل **الكاتالاز، وفائق أكسيد ديسميوتاز (SOD)،** و**البيروكسيديز**.

* تُكافح هذه المواد **الضرر التأكسدي** الناتج عن الإجهاد ROS.

✅ **د. إنتاج عديدات السكاريد الخارجية (EPS)**

* تُشكل البكتيريا المُكوّنة لعديدات السكاريد الخارجية (EPS) (مثل: *هالوموناس، باسيلس*) أغشية حيوية واقية على أسطح الجذور.

* تُساعد على الاحتفاظ بالرطوبة وتقليل امتصاص أيونات الملح.

 ✅ **نظرة حصرية:**

 تُظهر بعض **البكتيريا الجذرية من النباتات الصحراوية**، مثل *عصوية فيليزنسيس* المعزولة من التربة الجزائرية القاحلة، قدرة استثنائية على **تحمل الملوحة والجفاف بوساطة مركبات EPS** - وهي تُدرس الآن كمُلقّحات طبيعية للمناطق الزراعية شبه القاحلة.

6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية

البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR)

8 خصائص للبكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات المثالية

 🔹 3. **البكتيريا في المعالجة البيئية (المعالجة الحيوية)**

تعمل البكتيريا كـ **مُزيلات سموم طبيعية** في النظم البيئية الملوثة أو المتدهورة.

 ✅ **أ. معالجة المعادن الثقيلة**

* **الآليات:** التراكم الحيوي، الامتزاز الحيوي، الترسيب، أو التحول.

* **البكتيريا الرئيسية:**

* *رالستونيا ميتاليدورانس* للكادميوم (Cd) والزنك (Zn).

* *الزائفة الزنجارية* للرصاص (Pb) والكروم (Cr).

* **ملاحظة خاصة:** بعض بروتينات PGPR تحمل **جينات مقاومة للمعادن مشفرة بالبلازميد**، والتي يمكن نقلها أفقيًا، مما يزيد من إمكانات المعالجة في البيئات المعقدة.

 ✅ **ب. تحلل الهيدروكربونات**

* **تُحلل ملوثات النفط والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات** بواسطة بكتيريا مثل *ألكانيفوراكس، والزائفة الزنجارية، والرودوكوكوس*.

*تُطبق هذه البكتيريا في **شراكات المعالجة النباتية** مع نباتات مثل الخردل أو نجيل الهند.

✅ **ج. تحلل المبيدات**

* تُحلل بكتيريا مثل *العصوية الشمعية* و*البركهولديرية* بقايا الفوسفات العضوية والكربامات في مزارع التحول العضوي.

✅ **د. تحويل النفايات العضوية إلى سماد**

* تُسرّع بكتيريا مثل *الثيرموبيفيدا* و*سيلولوموناس* من تحلل **النفايات الليغنوسليولوزية** في أنظمة السماد العضوي، مما يُحسّن دورة الكربون.

> ✅ **نظرة خاصة:** 

في مزارع نخيل التمر العضوية في الجزائر، **الزائفة الزنجارية المحلية*تم عزل سلالات Pseudomonas Stutzeri* القادرة على **إزالة سموم المياه الجوفية الملوثة بالزرنيخ**، مما يساهم في سلامة الغذاء وحماية البيئة.

5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات

ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟

الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات

 🔹 4. **التطبيق في الزراعة العضوية**

* **الملقحات الحيوية:** تُسوّق الآن منتجات تجارية قائمة على *العصوية الرقيقة*، و*الأزوسبيريلوم البرازيلي*، أو *الزائفة المتألقة* كـ **أسمدة حيوية ومعالجات حيوية** في الأنظمة العضوية.

* **استصلاح الأراضي المستدام:** يُستخدم العلاج النباتي بمساعدة البكتيريا في إعادة تأهيل **التربة المالحة أو المتدهورة بسبب الجفاف أو الملوثة**.

* **إدارة صحة التربة الطبيعية:** تُعزز البكتيريا **مرونة ميكروبيوم التربة** وتُقلل الاعتماد على الكيماويات الزراعية الاصطناعية.

هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات

7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)

 تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)

تحمل الإجهاد اللاحيوي( الجفاف ، الملوحة ،الحرارة ،الصقيع، حموضة التربة ، عدم توفر المغذيات ، سمية المغذيات ، اللاهوائية ، الغمر ، الأشعة فوق البنفسجية....)			2
العامل المجهد	البكتيريا النافعة	الآليات
الجفاف	Azospirillum brasilense, Azospirillum lipoferum, Bacillus, Pseudomonas, Acinetobacter, Alcaligenes faecalis, Stenotrophomonas, Pseudomonas, Rahnella, Pseudomonas fluorescens, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis, Proteus mirabilis, Achromobacter xylosoxidans, Gluconoacetobacter diazotrophicus, Azoarcus, Pseudomonas migulae, Brachybacterium saurashtrense, Brevibacterium casei, Haererohalobacter	-زيادة إنتاج حمض الأبسيسيك المتتسبب في زيادة امتصاص الماء وإغلاق الثغور وتقليل توسع الأوراق -تراكم الأسموللايت ، و ارتفاع مستوى البرولين - تطوير جدار خلوي سميك لتجنب فقدان الماء - الدخول في مرحلة السبات أو الركود للهروب من فترة الجفاف - إنتاج السكريات الخارجية - إنتاج الهرمونات النباتية مثل (IAA) ، وحمض الأبسيسيك (ABA) ، والسيتوكينين ، (2) توليف السكريات الخارجية (EPSs) ، - إنتاج 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase ، - التحمل الجهازي المستحث
الحرارة العالية / المنخفضة		- إنتاج وتراكم الإنزيمات والأسمولات - إنتاج بروتينات الصدمة الحرارية - تراكم السكريات والبرولين والأنثوسيانين - تراكم Trehalose هو تكيف آخر يساعد PGPRs للحفاظ على الحرارة وتحمل الصدمات الباردة إلى جانب الإجهاد التأكسدي
الملوحة		تكوين الأغشية الحيوية ، إنتاج الهرمونات النباتية IAA، تعبئة المغذيات ، إنتاج إنزيمات مضادات الأكسدة ، إنتاج الأسمولات، إنتاج حاملات الحديد ، وتثبيت النيتروجين
المعالجة البيئية				3
الملوث	الميكروبات المعالجة	الآلية
Total petroleum hydrocarbon (TPH)-Diesel fuel	Pseudomonas and Acinetobacter	-التفكيك الجذري(rhizodegradation) - الإمتزاز الحيوي - الاحتجاز - إزالة السمية - التعديل والتحوير -التراكم الحيوي - الإقصاء الحيوي - التثبيت والتقييد - يتفاعل النبات مع الرايزوسفير ومع الميكروبات المرافقة للجذر للبقاء على قيد الحياة في الظروف السامة. تشير المواد الكيميائية التي تطلقها النباتات إلى الكائنات الحية الدقيقة للتفاعل. يؤدي هذا التفاعل إلى زيادة كفاءة الإنبات وزيادة استطالة الجذر مما يؤدي إلى زيادة تفكيك الملوثات في كل من الجذور والغلاف الورقي.
Decaclorobiphenyl PCB-209	Acinetobacter, Bacillus, Lysinibacillus, Novosphin-gobium, Pseudomonas, Rhizobium, Sphingobium, Stenotrophomonas,and Terribacillus a
Carbamazepine (CBZ)	Rhizobium radiobacter,Diaphorobacter nitroreducens
Phenol and Cr (VI)	Pantoea sp
Fe, Mn, Ni, Pb, and Cr	Aeromonas salmonicida, Pseudomonas indoloxydans, Bacillus cerus, Pseudomonas gessardii, and Rhodococcus sp
Bisphenol A (BPA)	Bacillus thuringiensis and Pantoea dispersa
Dioxin	Comamonas sp. strain KD7
As, Cd, Cu, Pb, and Zn	Serratia sp. MSMC541
Chloromethane	Hyphomicrobium sp

 

 شجرة الأرغان (Argania spinosa): تسميتها وتصنيفها

موطن وانتشار الأرغان في العالم والجزائر

طرق وتقنيات الحفاظ على الأرغان

 

 

 🌍 الخاتمة

البكتيريا حليف لا غنى عنه في الزراعة العضوية، فهي تُمكّن النباتات من مواجهة التحديات غير الحيوية، وتُساعد في إصلاح البيئات المتدهورة. قدرتها على **تعديل فسيولوجيا النبات**، و**إزالة سموم الملوثات**، و**تحسين خصوبة التربة** تجعلها محورًا لاستراتيجيات الزراعة البيئية التي تهدف إلى تعزيز القدرة على التكيف مع تغير المناخ والإنتاجية المستدامة.

 للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب 

الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا

تأليف

د. بن عمرشبة

The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology