8 Characteristics of Ideal Plant Growth-Promoting Rhizobacteria
مقدمة عن البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR)
البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR) هي كائنات دقيقة مفيدة في التربة، تستوطن جذور النباتات وتعزز نموها من خلال مجموعة متنوعة من الآليات المباشرة وغير المباشرة. ومع ذلك، **ليست جميع سلالات PGPR متساوية الفعالية.** تتميز **سلالة PGPR المثالية** بمجموعة من الخصائص البيولوجية والفسيولوجية والبيئية والوظيفية التي تسمح لها **بغزو جذور النباتات بكفاءة، والبقاء على قيد الحياة في ظل ظروف بيئية متفاوتة، وتحقيق فوائد معززة للنمو بشكل مستمر في مختلف المحاصيل وأنواع التربة**.
يُعد تحديد أو هندسة هذه السلالات المثالية أمرًا بالغ الأهمية لمستقبل **الزراعة المقاومة لتغير المناخ والمستدامة ومنخفضة المدخلات**.
الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات
10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير
5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات
✅ **تفاصيل دقيقة حولخصائص سلالة PGPR المثالية**
يجب أن تُظهر **سلالة PGPR المثالية** **سمات وظيفية متعددة** تضمن مجتمعةً **الفعالية، والقدرة على التكيف، والتوافق، والسلامة**. وتشمل هذه السمات:
---
🔹 1. **كفاءة استعمار الجذور**
* **استجابة كيميائية جاذبة** لإفرازات جذور النبات (السكريات، والأحماض الأمينية، والفلافونويدات).
* **التصاق سريع وتكوين أغشية حيوية** على سطح الجذر باستخدام البروتينات السطحية وعديدات السكاريد الخارجية (EPS).
* القدرة على **غزو أنسجة الجذور كنباتات داخلية** دون التسبب في أمراض.
> 🔬 *نظرة حصرية*: تمتلك بروتينات PGPR المثالية حركة سوطية وأنظمة استشعار النصاب التي تنظم بنية الأغشية الحيوية وتوقيت الاستعمار.
--
🔹 2. **اكتساب المغذيات متعدد الوظائف**
* **تثبيت النيتروجين**: امتلاك جينات *nif* وظيفية وإنزيم نيتروجيناز نشط لتحويل N₂.
* **إذابة الفوسفور**: إنتاج الأحماض العضوية (الغلوكونيك، الأكساليك) والفوسفاتاز.
* **تعبئة البوتاسيوم والزنك**: إفراز عوامل مخلبية وإنزيمات لإذابة المعادن.
> 🧬 *نظرة حصرية*: تحتوي بروتينات PGPR عالية الأداء على **جزر جينومية** متعددة لمسارات تعبئة المغذيات المتزامنة.
تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)
6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية
البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR)
🔹 ٣. **إنتاج وتعديل الهرمونات النباتية**
* تخليق **حمض الإندول-٣-الأسيتيك (IAA)** لتحفيز تفرع الجذور.
* إنتاج **الجبريلينات والسيتوكينينات** لتنظيم مراحل نمو النبات.
* وجود **إنزيم ACC دياميناز** لتقليل مستويات الإيثيلين تحت الإجهاد.
> 🧪 *صفة حصرية*: بعض السلالات المثالية تعدل نسبة حمض الإندول-٣-الأسيتيك إلى حمض الأبسيسيك (ABA) لضبط علاقات الماء في النبات تحت الجفاف.
---
🔹 ٤. **تحمل الإجهاد اللاحيوي**
* النمو تحت **الملوحة، والجفاف، ودرجات الحرارة المرتفعة، والمعادن الثقيلة**.
* التعبير عن **عوامل الحماية الأسموزي (مثل: تريهالوز، برولين)** و**إنزيمات مضادات الأكسدة (SOD، كاتالاز)**.
* وجود مُحفِّزات مُحفَّزة للإجهاد تُنظِّم عملية تخليق المُستَقْلَبات.
> 🌍 *ميزة حصرية*: يُمكن لمُثبِّط PGPR المثالي تنشيط مسارات دفاع النبات المضادة للأكسدة (مثل دورة الجلوتاثيون) عبر **مركبات مُحفِّزة**.
--
🔹 5. **المكافحة الحيوية وقمع مُسبِّبات الأمراض**
* إنتاج **مركبات مُضادة للميكروبات** (مثل الفينازينات، والببتيدات الدهنية).
* **إفراز السايديروفور** لتخليق الحديد وحرمان مُسبِّبات الأمراض.
* **الإنزيمات المُحلِّلة** مثل الكيتينازات والغلوكانازات لتفكيك جدران خلايا الفطريات.
* تحريض **المقاومة الجهازية** في النبات المُضيف.
> ⚔️ *آلية حصرية*: يمكن لبعض بروتينات PGPR المتميزة أن تُحفّز في آنٍ واحد مسارات **ISR وSAR (المقاومة المكتسبة الجهازية)** لتعزيز المناعة.
هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات
7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)
🔹 6. **التكيف البيئي**
* تحمّل نطاق واسع من الرقم الهيدروجيني (pH) (4.5-9.0)، ورطوبة متقلبة، وبيئات منخفضة المغذيات.
* التوافق مع أنواع المحاصيل المختلفة وميكروبيوم التربة الأصلي.
* القدرة على **البقاء في منطقة الجذور طوال دورة المحصول**.
> 🧭 *السمة الحصرية*: تُشكّل بعض بروتينات PGPR المثالية **جراثيم ساكنة أو أكياس مقاومة للإجهاد** لتنجو من الظروف القاسية خارج الموسم.
---
🔹 7. **الاستقرار الجيني والسلامة الحيوية**
* **التعبير المستقر عن الجينات الرئيسية المعززة للنمو** دون فقدان البلازميد.
* غياب الجينات المرتبطة بالقدرة على الإمراض، أو نقل مقاومة المضادات الحيوية، أو إنتاج السموم.
* الامتثال للوائح السلامة الحيوية للإطلاق الميداني والتسويق.
> 🧬 *ملاحظة حصرية*: يُستخدم الآن تعديل الجينوم القائم على تقنية كريسبر **لتعطيل الجينات غير الضرورية أو الخطرة** في جينومات PGPR لتعزيز السلامة الحيوية.
ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟
الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات
🔹 8. **التركيبة والجدوى التجارية**
* قابل للإنتاج **بكميات كبيرة عن طريق التخمير**.
*ثبات تخزيني عالي** في التركيبات الصلبة أو السائلة أو المُغلّفة.
* يحافظ على قابليته للحياة وفعاليته بعد التركيب وأثناء تغليف البذور أو تطبيقه على التربة.
> 💡 *ابتكار حصري*: تُصاغ بعض PGPR الآن باستخدام **التغليف النانوي** أو **حاملات الفحم الحيوي** لتعزيز مدة الصلاحية وكفاءة التوصيل.
--
خصائص البكتيريا
الجذرية المعززة لنمو النبات المثالية
تعتبر خصائص سلالةال PGPR المثالية إذا كانت تمتلك سمات معينة تعزز
نمو النبات ويمكن أن تعزز ه عند التلقيح. تحتاج السلالة البكتيرية إلى امتلاك الانجذاب الكيميائي نحو إفرازات
الجذور ، والمركبات الوسيطة للتعلق (المواد اللاصقة ،الأسواط والأهداب أوالخمل ،
وبروتينات سطح الخلية والسكريات المعقدة) والقدرة على استقلاب مركبات الإفرازات
الجذرية. كما يجب أن تفي سلالة PGPR المثالية بالمعايير التالية:
جدول (1): معايير البكتيريا المعززة لنمو النبات
المثالية
|
م |
معايير
البكتيريا المعززة لنمو النبات المثالية |
|
1 |
يجب
أن تكون عالية الكفاءة وصديقة للبيئة. |
|
2 |
يجب
أن تستعمر جذور النباتات بأعداد كبيرة عند التلقيح. |
|
3 |
تعزيز
نمو النبات. |
|
4 |
يجب
أن تظهر مجموعة واسعة من الفعاليات. |
|
5 |
يجب
أن تكون متوافقة مع البكتيريا الأخرى في الجذور |
|
6 |
يجب
أن تتحمل العوامل الفيزيائية والكيميائية مثل الحرارة والجفاف والإشعاعات
والمواد المؤكسدة. |
|
7 |
يجب
أن تظهر مهارات تنافسية أفضل على المجتمعات الجذرية البكتيرية الحالية. |
الخلاصة
تمثل البكتيريا الجذرية المثالية المعززة لنمو النبات **مجموعة أدوات تآزرية من الوظائف البيولوجية** - استعمار الجذور، ودورة المغذيات، وتنظيم الهرمونات، وتخفيف الإجهاد، ومكافحة مسببات الأمراض - جميعها مُجمّعة في كيان ميكروبي مستقر وراثيًا، وآمن بيئيًا، ومجدٍ تجاريًا. مع تزايد الطلب على الزراعة القائمة على المواد الحيوية، يُعد تحديد هذه السلالات وتحسينها حجر الزاوية في **أنظمة إنتاج المحاصيل المستدامة من الجيل التالي**.
للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب
الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا
تأليف
The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology
