Actinomycete Frankia: an environmentally and agriculturally important bacterium
🌱 **مقدمة عن **فرانكيا
*فرانكيا** جنس من **البكتيريا الشعاعية الخيطية المثبتة للنيتروجين**، يُعرف بتكوينه **علاقات تكافلية** مع مجموعة من النباتات غير البقولية تُسمى **النباتات الجذرية الشعاعية**. ومثل الريزوبيا في البقوليات، تُحفز *فرانكيا** **تكوين عقد جذرية**، مما يُمكّن النباتات المضيفة من النمو في التربة الفقيرة بالنيتروجين. تُمثل هذه الميكروبات التي تعيش في التربة مثالًا قويًا على **البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النباتات (PGPR)** التي تُساهم بشكل كبير في دورة النيتروجين في النظام البيئي.
الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات
تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)
6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية
الأكتينوميسيت فرانكيا
فرانكيا هو بكتيريا شعاعية خيطية متفرعة إيجابية الجرام.لا يوجد الكثير من المعرفة حول فرانكيا التي تعيش بحرية في التربة .
تأتي معظم المعرفة من الشكل التكافلي أو العزلات المستزرعة من تثبيت N2في العقيدات. يعرض Frankia ثلاثة تراكيب في المزارع النقية: هايفات خضرية للتضاعف والنمو و الأكياس البوغية (sporangia ) للانتشار والحويصلات المعروفة كموقع لتثبيت النيتروجين. لا توجد سلالة فرانكية خاصة بنبات أكتينوريزي مضيف واحد بل تم وصف الأنواع لحد الآن. ومع ذلك ، يتم ملاحظة خصوصية المضيف على مستويات مختلفة ووالمطابقة بين سلالات الفرانكيا والنباتات أكتينوريزية لاتزال مواردة مقترحة.
الخصائص الرئيسية لـ *فرانكيا
| الصفة | الوصف |
| ------------------ | --------------------------------------------- |
| التصنيف | البكتيريا الشعاعية > فرانكياسيا > أنواع *فرانكيا* |
| الشكل | خيوط فطرية خيطية، أبواغ، تراكيب متفرعة |
| حساسية للأكسجين | محبة للهواء الدقيق؛ حساسة للنيتروجيناز للأكسجين |
| التكافل | تُشكل عقدًا جذرية مع أكثر من 25 جنسًا من النباتات الشعاعية الجذرية |
| تثبيت النيتروجين | يحول النيتروجين الجوي إلى أمونيا (NH₃) في حويصلات متخصصة |
| تعزيز النمو | يعزز امتصاص النيتروجين، ويحسن تحمل النبات للإجهاد |
البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR)
8 خصائص للبكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات المثالية
الآليات والنشاطات المفيدة للبكتيريا المعززة لنمو النبات
الآليات الوظيفية لبكتيريا *فرانكيا***
### 1. ✅ **تثبيت النيتروجين عبر الحويصلات**
* يُطوّر فطر *فرانكيا* **حويصلات مُغلّفة بالدهون** لحماية إنزيمات النيتروجيناز من الأكسجين، على عكس فطريات الريزوبيا التي تعتمد على الليغيموغلوبين.
*هذه الحويصلات **هياكل خاصة بالموقع** تُحافظ على بيئة هوائية دقيقة داخلية مثالية لنشاط النيتروجيناز.
> 🧠 *نظرة حصرية*: تحتوي هذه الحويصلات على **دهون هوبانويد**، وهو مُركّب فريد يُشبه الستيرولات في حقيقيات النوى، مما يُوفّر عدم نفاذية الغازات واستقرارًا للأغشية.
### 2. ✅ **إنتاج مُنظّمات نمو النبات**
* يُنتج **حمض الإندول-3-أسيتيك (IAA)** و**الجبريلين**، مما يُعزّز تفرع الجذور واستطالتها.
* يُعزز **إذابة الفوسفات** من خلال إفراز الأحماض العضوية.
### 3. ✅ **مقاومة الإجهاد اللاحيوي**
* تُظهر النباتات الجذرية الشعاعية التي تستعمرها *فرانكيا* **تحملًا للملوحة والجفاف والمعادن الثقيلة**.
> 🌍 *نظرة حصرية*: في التربة الملوثة، تُستخدم النباتات المرتبطة بـ *فرانكيا* مثل *كازورينا* في **مشاريع المعالجة النباتية** نظرًا لقدرتها على تحمل المعادن وقدرتها على تثبيت التربة.
### 4. ✅ **التكافل مع النباتات غير البقولية**
* يُكوّن عُقيدات جذرية مع:
* **ألنوس** (ألدرز)
* **كازورينا**
* **ميريكا**
* **إلياغنوس**
* **هيبوفاي** (نبق البحر)
> 🔍 *ملاحظة خاصة*: على عكس الريزوبيا، لا تحتاج *فرانكيا* إلى فلافونويدات مشتقة من النباتات لبدء التكافل، بل تعتمد على **إشارات كيميائية خاصة بالعائل** وسكريات متعددة السكاريد الميكروبية السطحية.
11 نوع من الدراسات الخاصة باختبار البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات
تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات
الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات
🌍 **الأهمية البيئية والزراعية**
### 🔹 خصوبة التربة:
* تُصلح الأراضي القاحلة أو المتدهورة عن طريق إثراء محتوى النيتروجين في التربة.
* يساعد على نمو النباتات في النظم البيئية التي تعاني من نقص النيتروجين، وخاصةً في **الغابات الشمالية والكثبان الرملية الساحلية**.
### 🔹 الزراعة المستدامة:
* يحل محل الأسمدة النيتروجينية الصناعية في أنظمة الزراعة الحراجية التي تستخدم نباتات الجذور الشعاعية.
* تعزز استراتيجيات التلقيح المشترك (مثل: *فرانكيا* + الفطريات الجذرية) الأداء العام للمحصول.
10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير
هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات
7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)
🧬 **رؤى جينومية:**
* يتراوح حجم جينومات *فرانكيا* بين **5.0 و9.0 ميجا بايت**، وهو حجم أكبر من حجم العديد من أنواع الريزوبيا.
* تُظهر محتوىً عاليًا من GC (~70%) وتحمل جيناتٍ لـ:
* **تثبيت النيتروجين (جينات nif)**
* **مسارات إشارات النبات والميكروبات**
* **إنتاج المستقلبات الثانوية**، بما في ذلك المضادات الحيوية والسيديروفورات
> 💡 *نظرة جينومية حصرية*: تحتوي بعض سلالات *فرانكيا* على جيناتٍ لـ **أنظمة إفراز من النوع الثالث**، مما يُشير إلى آليةٍ قديمةٍ محفوظةٍ للتواصل بين النبات والميكروبات.
---
🧪 **تطبيقات التكنولوجيا الحيوية**
| التطبيق | الفائدة |
| ---------------------------- | ------------------------------------------------- |
| سماد حيوي لأنواع الغابات | النمو المستدام لنبات الكازوارينا، والنوس، إلخ |
| المعالجة النباتية | تثبيت التربة في الأراضي التعدينية والمالحة |
| إنتاج المستقلبات الثانوية | مصدرٌ للمركبات المضادة للميكروبات والسرطان |
| الاستعادة البيئية | إنعاش النظم البيئية الفقيرة بالمغذيات أو الملوثة |
--
📌 **الخلاصة**
تمثل *فرانكيا* **نموذجًا فريدًا من نوعه لـ PGPR**، يربط بين عالمي الميكروبات والنباتات، بعيدًا عن البقوليات. إن قدرتها على تثبيت النيتروجين الجوي، وتعزيز نمو النباتات، والعمل في البيئات القاسية تجعلها **حليفًا بيوتكنولوجيًا للزراعة المستدامة، والاستعادة البيئية، والزراعة المقاومة لتغير المناخ**.
5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات
ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟
للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب
الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا
تأليف
The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology
