تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

 Classification of plant growth-promoting rhizobacteria

مقدمة: تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR)**

البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR) هي مجموعة متنوعة من ميكروبات التربة المفيدة التي تستوطن جذور النباتات وتعزز نموها من خلال آليات مختلفة. ونظرًا لتنوعها، لا يمكن تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR) وفقًا للتصنيف فقط؛ بل تُصنف بناءً على **سماتها الوظيفية** و**سلوكها البيئي** و**مساراتها الميكانيكية**. يساعد هذا التصنيف متعدد الأبعاد في اختيار السلالات المناسبة لمحاصيل أو مناخات أو أهداف زراعية محددة، مثل التسميد الحيوي، والمكافحة الحيوية، وتخفيف الإجهاد.

يُعد فهم تصنيفها أمرًا بالغ الأهمية لتطوير مُلقحات حيوية دقيقة مُصممة خصيصًا للزراعة المستدامة.

البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR)

8 خصائص للبكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات المثالية

الآليات والنشاطات المفيدة للبكتيريا المعززة لنمو النبات

 تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

 🔹 1. **التصنيف الوظيفي**

هذا هو النظام الأكثر استخدامًا وعمليًا، حيث يُصنف مُلقحات البروتين النباتي المشتقة من النباتات بناءً على **الآليات** التي تستخدمها لتعزيز نمو النبات.

 أ. **الأسمدة الحيوية**

* تعزيز توافر العناصر الغذائية وامتصاصها.

* الآليات:

* تثبيت النيتروجين (مثل: *أزوسبيريلوم*، *ريزوبيوم*، *براديريزوبيوم*)

* إذابة الفوسفور (مثل: *باسيلوس*، *سودوموناس*، *بوركهولدريا*)

* تعبئة البوتاسيوم (مثل: *فراتوريا أورانتيا*)

* استخلاب الحديد عبر حاملات الحديد.

> 🧬 **ملاحظة خاصة**: غالبًا ما تحمل بروتينات PGPR المُخصبة بيولوجيًا مجموعات جينومية لمسارات غذائية متعددة، مما يسمح بتأثيرات تآزرية.

 ب. **محفزات نباتية**

* إنتاج هرمونات نباتية تُحفز نمو النبات.

* الأنشطة الرئيسية:

* مُنتجات حمض الإندول-3-أسيتيك (IAA): *Azospirillum*، *Bacillus subtilis*

* مُنتجات السيتوكينين والجبرلين: *Paenibacillus*، *Pseudomonas fluorescens*

* مُنتجات إنزيم ACC deaminase: تقليل مستوى الإيثيلين تحت الضغط.

> 📌 **نظرة حصرية**: يُمكن لمُنتجات إنزيمي IAA وACC deaminase المزدوجين تحقيق التوازن بين استطالة الجذور وتحمل الإجهاد بشكل أكثر فعالية.

 ج. **عوامل المكافحة الحيوية**

* حماية النباتات من مسببات الأمراض والآفات.

* الآليات:

* التضاد الحيوي: *الزائفة الزنجارية*، *الستربتومايس* (منتجة الفينازينات، بيرول نيترين)

* المنافسة بوساطة السيديروفور

* المقاومة الجهازية المُستحثة (ISR): *العصيات*، *السراتية*

> ⚔️ **صفة حصرية**: تُحفز بعض مُستقبلات PGPR المقاومة الجهازية المُستحثة في آنٍ واحد وتُنتج إنزيمات تحللية مثل الكيتيناز، مما يُعزز الحماية المزدوجة.

 د. **مُخففات التوتر او الاجهاد**

* تحسين تحمل الجفاف والملوحة والمعادن الثقيلة.

* الصفات:

* إنتاج مواد واقية من الضغط الأسموزي (مثل البرولين، جلايسين بيتايين)

* إنزيمات مُحسّنة لإزالة أنواع الأكسجين التفاعلية (SOD، كاتالاز)

* مُخلِّبات المعادن الثقيلة والممتزات الحيوية: *Cupriavidus*، *Variovorax*

> 🧭 **ميزة حصرية**: تحتوي بعض مُثبِّطات البروتين النباتية المُتأثِّرة في الظروف المتطرفة على **منظمات بروتين الصدمة الحرارية** التي تحمي إنزيمات النبات في درجات الحرارة العالية أو الجافة.

7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)

5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات

ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟

🔹 2. **التصنيف البيئي والسلوكي**

بناءً على كيفية تفاعل مُثبِّط البروتين النباتية المُتأثِّرة مع الجذور وتخصصها في بيئتها:

 أ. ** PGPR المُتأثِّرة في الغلاف الجذري**

* توجد في الغلاف الجذري (التربة القريبة من الجذور).

* أمثلة: *الزائفة الزنجارية*، *العصية*، *الفصلاء*

* فعالة في دورة المغذيات وقمع مسببات الأمراض.

 ب. ** PGPR  الجذرية**

* تلتصق بأسطح الجذور (بشرة الجذر).

* تُشكل أغشية حيوية وتُسهل تبادل المغذيات عند نقطة تلامس الجذر بالتربة.

* أمثلة: *الأزوسبيريلوم*، *البينيباسيلوس*

 ج. ** PGPRالجذور الداخلية**

* تستعمر أنسجة الجذور الداخلية دون التسبب في أمراض.

* تُقدم فوائد جهازية: توصيل المغذيات، واستجابة المغذيات، ومقاومة الجفاف.

* أمثلة: *الإنتيروباكتر*، *بوركهولدريا*، *هيرباسبيريلوم*

> 🌿 **ملاحظة خاصة**: تزداد تفضيلات مثبطات نمو الجذور الداخلية نظرًا **لتوفيرها حماية مُعززة من التقلبات البيئية** و**تفاعلها الوثيق مع فسيولوجيا النبات**.

---

🔹 3. **التصنيف التصنيفي (التطوري)**Taxonomic (Phylogenetic) Classification

بناءً على الهوية الجينية والعلاقات التطورية، توجد البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية في **شُعب بكتيرية متعددة**، وبشكل رئيسي:

أ. **البكتيريا البروتينية**Proteobacteria

* أكبر مجموعة من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.

* تشمل *الريزوبيوم*، *الأزوسبيريلوم*، *الزائفة*، *البورخولدريةBurkholderia*.

* معروفة بتثبيت النيتروجين وإنتاج الهرمونات.

 ب. **البكتيريا الصلبة الجدار**Firmicutes

* بشكل رئيسي *العصيات* و*البانيباسيلوس*.

* معروفة بتكوين الأبواغ، وتحمل الإجهاد، ونشاط المكافحة الحيوية.

 ج. **البكتيريا الشعاعية**Actinobacteria

* تشمل *الستربتومايسس*، *الأرثروباكتر*.

* منتجة قوية للمضادات الحيوية ومستعمرات للتربة.

 د. **البكتيريا العصوية والزرقاء**Bacteroidetes and Cyanobacteria

* أقل شيوعًا، ولكنها تشمل أجناسًا مثل *الفلافوباكتيريوم* و*نوستوك* (خاصةً في الأراضي الرطبة وحقول الأرز).

> 🧬 **نظرة جينومية حصرية**: 

يُظهر التنقيب في الجينوم أن **وظيفة PGPR تعتمد بشكل أكبر على مجموعات الجينات الأفقية منها على حدود تصنيفية صارمة.هذا يسمح باكتساب الصفات المفيدة بين الشُعب.

--

 🧪 **جدول ملخص: لمحة عن تصنيف PGPR**

| **نوع التصنيف** | **الفئة** | **أمثلة** | **الوظيفة الرئيسية** |

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

| وظيفي | الأسمدة الحيوية | *ريزوبيوم*، *أزوسبيريلوم* | دورة النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم |

| وظيفي | مُحفزات نباتية | *باسيلوس*، *بينيباسيلوس* | إنتاج الهرمونات |

| وظيفي | عوامل المكافحة الحيوية | *الزائفة*، *الستربتومايسس* | تثبيط مسببات الأمراض |

| وظيفي | مُخففات الإجهاد | *كوبريافيدوس*، *فاريوفوراكس* | تحمل الإجهاد اللاحيوي |

| بيئي | ريزوسفيري | *الزائفة الزنجارية*، *الفصلاء* | دورة التغذية، ISR |

| بيئي | ريزوبلان | *أزوسبيريلوم*، *بينيباسيللوس* | تكوين الأغشية الحيوية |

| بيئي | داخلي | *بوركهولديريا*، *إنتيروباكتير* | الاستعمار الداخلي |

| تصنيفي | بروتيوباكتيريا | *الزائفة الزنجارية*، *ريزوبيوم* | تعزيز النمو متعدد الاستخدامات |

| تصنيفي | فيرميكوتيس | *باسيللوس*، *بينيباسيللوس* | المكافحة الحيوية، التبوغ |

| تصنيفي | أكتينوبكتيريا | *ستربتوميسيس*، *ميكرومونوسبورا* | إنتاج المضادات الحيوية |

الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات

 تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)

6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية

تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

تجمعات ال PGPR تختلف في درجة قربها البكتيري من الجذر وفي قوة علاقتها مع النباتات المضيفة  . بشكل عام ، يمكن تقسيمها  إلى بكتيريا جذرية معززة لنمو النبات خارج خلوية (extracellular ePGPR) ، الموجودة في منطقة الجذور ، أو على الجذور ، أو في المسافات بين خلايا قشرة الجذر ، وداخل خلوية  (intracellular iPGPR ) ، والتي توجد داخل الخلايا الجذرية ، بشكل عام في الهياكل العقدية المتخصصة بعض الأمثلة على ePGPR هي: Agrobacterium و Arthrobacter و Azotobacter و Azospirillum و Bacillus و Burkholderia و Caulobacter و Chromobacterium و Erwinia و Flavobacterium و Micrococcous و Pseudomonas و Serratia وما إلى ذلك (Bhattacharyya وبالمثل ، فإن بعض الأمثلة على iPGPR هي Allorhizobium و Azorhizobium و Bradyrhizobium و Mesorhizobium و Rhizobium من عائلة Rhizobiaceae. 

معظم البكتيريا الجذرية التي تنتمي إلى هذه المجموعة هي عصيات سالبة الجرام مع نسبة أقل من العصيات موجبة الجرام أو المكورات أو متعددة الأشكال. علاوة على ذلك ، فإن العديد من الفطريات الشعاعية هي أيضًا أحد المكونات الرئيسية للمجتمعات الميكروبية للمحيط الجذري التي تعرض سمات مفيدة رائعة لنمو النبات من بينها ، Micromonospora sp. ، Streptomyces spp. ، Streptosporangium sp. ، و Thermobifida sp. ، التي أظهرت إمكانات هائلة كعوامل للمكافحة الحيوية ضد مسببات الأمراض الفطرية الجذرية المختلفة .

  والجدير بالذكر  ايضا ان سومرز وآخرون. (2004) صنفوا البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات PGPR على أساس أنشطتها الوظيفية على أنها :

(1) أسمدة حيوية (biofertilizers): تزيد من توافر المغذيات للنبات

 (2) محفزات نباتية (phytostimulators): تعزز نمو النبات ، بشكل عام من خلال الهرمونات النباتية

 (3) معالجات جذرية (rhizoremediators) : تحلل الملوثات العضوية والمركبات الغريبة

 ( 4) مبيدات حيوية (biopesticides) : مسؤولة عن مكافحة الأمراض  والآفات، بشكل رئيسي عن طريق إنتاج المضادات الحيوية ومستقلبات مضادات الفطريات)

 

 🌾 **الخلاصة**

تصنيف PGPR ليس معيارًا واحدًا يناسب الجميع. نظرة شاملة تجمع بين **الوظيفة، والبيئة، والتصنيف** تُمكّن العلماء والمهندسين الزراعيين من مطابقة سلالات معينة من PGPR بشكل أفضل مع أنواع النباتات، وظروف التربة، والأهداف الزراعية. غالبًا ما تتجاوز سلالة PGPR المثالية تصنيفًا واحدًا، حيث تجمع بين وظائف مفيدة متعددة وأدوار بيئية تُحسّن صحة النبات وإنتاجيته.

 طرق وتقنيات الحفاظ على الأرغان

 الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات

10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير

هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات

 للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب 

الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا

تأليف

د. بن عمرشبة

The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology