10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير

 

10 Factors Controlling Rhizosphere Microbes

مقدمة: 

منطقة الجذور - وهي المنطقة الضيقة من التربة المحيطة بجذور النباتات - بيئة ديناميكية تزخر بالحياة الميكروبية. تلعب هذه الكائنات الدقيقة، بما في ذلك البكتيريا والفطريات والعتائق، أدوارًا محورية في نمو النبات، ودورة العناصر الغذائية، ومكافحة الأمراض. لا يتحدد تكوين ونشاط ميكروبات منطقة الجذور بشكل عشوائي، بل يتم تنظيمه من خلال تفاعل معقد بين العوامل الحيوية وغير الحيوية التي تشكل بنية المجتمع الميكروبي.

يُعد فهم العوامل المتحكمة في ميكروبات منطقة الجذور أمرًا بالغ الأهمية لتحسين الاستدامة الزراعية، وتعزيز صحة النبات، وإدارة خصوبة التربة. تشمل هذه العوامل أنماط إفراز الجذور، وخصائص التربة، وأنواع النباتات، والتفاعلات الميكروبية، والظروف البيئية، والتأثيرات البشرية مثل التسميد واستخدام المبيدات الحشرية.

الهندسة الميكروبية(Microbial engineering) : ماهي ؟ وما تطبيقاتها؟ 

موطن وانتشار الأرغان في العالم والجزائر

طرق وتقنيات الحفاظ على الأرغان

 الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات

تفاصيل دقيقة عن العوامل المتحكمة في ميكروبات منطقة الجذور

1. إفرازات جذور النبات (العامل الرئيسي)

* تفرز الجذور إفرازات (سكريات، أحماض أمينية، أحماض عضوية، فينولات) تعمل كمغذيات أو إشارات للميكروبات.

* **تختلف أنماط إفرازات الجذور** باختلاف نوع النبات، ومرحلة نموه، والإجهاد البيئي (مثل الجفاف).

* مثال: تُفرز النباتات التي تعاني من نقص الفوسفور المزيد من الأحماض العضوية (مثل حمض الستريك) لتعبئة الفوسفور وتجنيد البكتيريا المُذيبة للفوسفات.

 الزراعة الدقيقة: 100 سؤال وجواب 

 2. **النمط الجيني والنوع النباتي

* تختار أنواع النباتات المختلفة مجتمعات ميكروبية مميزة من خلال **كيمياء الإفرازات الخاصة** وبنية الجذر.

* حتى داخل النوع نفسه، قد تختلف الأصناف في استقطاب الميكروبات.

* مثال: أظهرت هجن الذرة أنها تدعم مجموعات بكتيرية مختلفة نظرًا لاختلاف إفراز الجذور.

الاعتبارات الأخلاقية والقانونية للمعلوماتية الحيوية

26 دواءا مضادا للسرطان مشتق من التنوع البيولوجي

الفوائد الطبية  والصيدلية للتنوع الحيوي

 3. **نوع التربة وخواصها الفيزيائية والكيميائية**

* يؤثر نسيج التربة، وبنيتها، ودرجة حموضتها، ورطوبتها، ومحتوى المادة العضوية تأثيرًا كبيرًا على التنوع الميكروبي ونشاطه.

* **درجة حموضة التربة** بالغة الأهمية: فالتربة الحمضية تُشجع نمو الفطريات، بينما تُعزز الظروف التي تتراوح بين المتعادلة والقلوية التنوع البكتيري.

* قد تحتوي التربة الرملية على عدد أقل من الميكروبات مقارنةً بالتربة الطينية نظرًا لانخفاض احتباس الماء والمغذيات.

 4. **توافر المغذيات**

* تؤثر مستويات المغذيات، وخاصة النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K)، على المجموعات الميكروبية.

* يُمكن أن يُثبط النيتروجين الزائد الميكروبات المفيدة مثل الفطريات الجذرية ويُعزز نمو مسببات الأمراض الانتهازية.

* في المقابل، يُمكن أن تُثري الظروف منخفضة المغذيات الميكروبات التكافلية (مثل البكتيريا المُثبتة للنيتروجين).

التنوع الحيوي الزراعي يكافح الآفات الزراعية والأمراض

الأهمية البيئية لشجرة الأرغان بمنطقة تندوف بالجزائر

الرايزوسفير ينقذ البيئة و يزين المحيط  السكن

 5. **التفاعلات بين الميكروبات**

* **التنافس والتعاون وتبادل الإشارات** بين الميكروبات يُشكل بنية المجتمع الميكروبي.

* تُنتج بعض الميكروبات مضادات حيوية أو حوامل حديدية تُثبط أو تتفوق على غيرها.

* مثال: تُنتج *الزائفة المتألقة* مركب 2,4-DAPG، الذي يُثبط مسببات الأمراض التي تنتقل عبر التربة، ولكنه يؤثر أيضًا على الميكروبات غير المستهدفة.

 6. **الإرث الميكروبي للتربة (تاريخ استخدام الأراضي)**

* تؤثر أنظمة الزراعة السابقة، واستخدام المبيدات الحشرية، وأنظمة التسميد على بنك البذور الميكروبي الحالي.

* **قد تُقلل أنظمة الزراعة الأحادية** من التنوع الميكروبي، بينما تُعزز دورات المحاصيل المتنوعة الميكروبات المفيدة.

طالع أيضا: 

8 تعاريف للبيوتكنولوجيا حسب الدول : تعرف عليها

10 أسس لتصنيف البيوتكنولوجيا : تعرف عليها

12 لونا  للبيوتكنولوجيا : تعرف عليها

 7. **العوامل البيئية غير الحيوية**

* **تؤثر درجة الحرارة، والرطوبة، وتوافر الأكسجين**، والضوء بشكل غير مباشر على النشاط الميكروبي وديناميكيات التجمعات الميكروبية.

* يمكن أن تصبح التربة المشبعة بالمياه لاهوائية، مما يؤدي إلى تحول المجتمعات الميكروبية نحو لاهوائية اختيارية أو إجبارية.

* تؤثر التغيرات الموسمية أيضًا على معدل دوران المجتمعات الميكروبية.

 8. **الإجهادات الحيوية (الآفات ومسببات الأمراض)**

* يمكن أن يؤدي وجود مسببات الأمراض إلى استقطاب **تجمعات ميكروبية دفاعية** من قِبل النباتات (وتسمى استراتيجية "الاستغاثة").

* يمكن أن يُغير أكل الأعشاب أنماط إفراز الجذور ويعزز الميكروبات المشاركة في دفاع النبات.

 9. **الممارسات الزراعية والكيماويات الزراعية**

* استخدام **الأسمدة والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب** وممارسات الحراثة يُغير الموائل الميكروبية ويؤدي إلى ظهور سلالات مقاومة.

* تميل الزراعة العضوية إلى دعم تنوع ميكروبي أعلى مقارنةً بالأنظمة التقليدية.

* يمكن للأسمدة الحيوية وتعديلات السماد أن تُثري الميكروبات المفيدة مثل البكتيريا الجذرية المُعززة لنمو النبات (PGPR).

 10. **عمر منطقة الجذور ومنطقة الجذر**

* يختلف التركيب الميكروبي على طول **محور الجذر**: غالبًا ما تستضيف أطراف الجذور الصغيرة ميكروبات سريعة النمو ونادرة التغذية، بينما تدعم مناطق الجذور الأكبر مجتمعات أكثر استقرارًا وقليلة التغذية.

جدول(1) : العوامل المتحكمة في ميكروبات الرايزوسفير

م	العامل المؤثر	التفسير
1	قرب التربة من الجذر	يكون عدد الكائنات الحية الجذرية أكبر بالقرب من الجذر ويتناقص عددها باستمرار مع زيادة المسافة من الجذر. وذلك لأن تركيز المادة العضوية المنبعثة من الجذر في الإفرازات يتناقص مع زيادة المسافة من الجذر.
2	درجة الحرارة وشدة الضوء	تقلل درجة الحرارة المنخفضة وشدة الضوء المنخفضة من معدل إفراز الإفرازات من الجذر بحيث يتناقص عدد الكائنات الحية في الجذور.من ناحية أخرى ، يزداد عدد الميكروبات في غلاف الجذور عندما تزداد درجة الحرارة وشدة الضوء مع ارتفاع معدل التكاثر.
3	نوع التربة	تؤثر أنواع التربة أيضًا على ميكروبات الرايزوسفير.فمثلا؛ نسبة R: S عالية جدًا في التربة الرملية ومنخفضة في التربة الطينية. ذلك لأن التربة الرملية تحتوي على القليل جدًا من المواد العضوية أو لا تحتوي على مواد عضوية ، ومنطقة الجذر هي المكان الوحيد الذي تتوفر فيه المواد العضوية ويمكن أن تنمو الكائنات الحية الدقيقة. لذلك ، فإن عدد الميكروبات مرتفع حول الجذر في التربة الرملية. من ناحية أخرى ، في التربة الخصبة مثل التربة الطينية ، تكون المادة العضوية متاحة بما يكفي للنمو ، لذلك لا تحتاج الكائنات الحية الدقيقة إلى الاعتماد على الإفرازات الجذرية للنمو.
4	عمر النبات	مع عمر النبات ، يتم تغيير معدل إفراز الإفرازات بحيث يتغير عدد الميكروبات الجذرية
5	أنواع النبات وموقع الجذر	يؤثر موقع الجذر على عدد الميكروبات الجذرية.غطاء الجذر ومناطق الجذر من حيث ينشأ الجذر الجانبي هي مواقع أساسية لإفراز الإفرازات. لذلك ، فإن عدد الميكروبات مرتفع نسبيًا حول هذه المواقع. كمية ونوع الإفرازات تختلف باختلاف أنواع النباتات التي تؤثر على نمو ميكروبات غلاف الجذور. فمثلا؛ تطلق بعض جذور النبات مواد كيميائية مضادة للميكروبات مثل الجليكوسيدات وأحماض الهيدروسيانيك والعديد من العوامل المضادة للفطريات التي تمنع الميكروبات الجذرية.
6	عمق الجذر	بشكل عام ، يتناقص عدد الكائنات الدقيقة في الجذور مع زيادة عمق الجذر ، والذي يرجع أساسًا إلى الحالة اللاهوائية.
7	تنفس الجذر	يطلق جذر النبات ثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس مما يجعل التربة حمضية.حموضة التربة تقلل من عدد بكتيريا ريزوسفير
8	درجة حموضة التربة	يصبح الرقم الهيدروجيني لمحيط الجذر حمضيًا بسبب تنفس الجذور وأكسدة الكبريت التي تسببها Thiobacillsu sp.تحمض التربة الجذور يقلل من عدد الكائنات الحية الدقيقة.
9	المبيدات والمضادات الحيوية	رش المبيدات الحشرية والمضادات الحيوية على المحاصيل الزراعية يقلل من عدد الكائنات الحية في الجذور.

 

خلاصة:

ميكروبيوم منطقة الجذور ليس ثابتًا؛ بل هو نظام ديناميكي ومتجاوب يتحكم فيه كل من الآليات النباتية والضغوط البيئية الخارجية. تُستخدم تقنيات متقدمة مثل **علم الجينوم الميتاجينومي، وعلم الأيض، وتتبع النظائر** بشكل متزايد لفك رموز هذه التفاعلات بدقة عالية.

 الخصائص والإستخدامات التجميلية لزيت شجرة الأرغان(Argania spinosa)

الفوائد التغذوية لزيت لشجرة الأرغان(Argania spinosa)

30 من الاستخدامات الطهوية أو المطبخية  لشجرة الأرغان(Argania spinosa)

 للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب 

الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا

تأليف

د. بن عمرشبة

The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology