5 direct and 4 indirect mechanisms to promote plant growth
مُقدمة
يُعدّ تعزيز نمو النبات عمليةً مُتعددة الأوجه، تُحفِّزها التفاعلات الطبيعية والمُهندَسة بين النباتات والكائنات الدقيقة النافعة. تتضمن هذه التفاعلات مجموعةً مُتنوعةً من الآليات البيوكيميائية والفسيولوجية والجزيئية التي لا تُحفِّز النمو فحسب، بل تُحسِّن أيضًا من مرونة النبات وامتصاصه للعناصر الغذائية.
يُعدُّ فهم الآليات الأساسية لتعزيز نمو النبات أمرًا أساسيًا لتطوير ممارسات زراعية مُستدامة، وتقليل الاعتماد على المواد الكيميائية، وتعزيز إنتاجية المحاصيل في ظل ظروف بيئية مُتنوعة.
هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات
7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)
ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟
آليات تعزيز نمو النبات: نظرة عامة
تُصنف آليات تعزيز نمو النبات بشكل عام إلى آليات **مباشرة** و**غير مباشرة**، وكلاهما يشمل **الكائنات الدقيقة المعززة لنمو النبات (PGPM)** Plant Growth-Promoting Microorganismsمثل البكتيريا الجذرية، والنباتات الداخلية، والفطريات الجذرية.
يتم تعزيز نمو النبات بوساطة PGPR عن طريق تغيير المجتمع الميكروبي بأكمله في بيئة الجذور من خلال إنتاج مواد مختلفة . بشكل عام ، تعزز الPGPR نمو النبات بشكل مباشر إما عن طريق تسهيل الحصول على الموارد (النيتروجين والفوسفور والمعادن الأساسية) أو تعديل مستويات الهرمونات النباتية ، إنتاج المواد المتطايرة البكتيرية المنشطة والهرمونات النباتية ، وخفض الإيثيلين المستوى في النبات .
أو بشكل غير مباشر عن طريق وتحفيز آليات مقاومة الأمراض (المقاومة الجهازية المستحثة) وتقليل التأثيرات المثبطة لمختلف مسببات الأمراض على نمو النبات وتطوره في ظروف المكافحة الحيوية. إلى جانب تحفيز تكافؤات وتكافلات مفيدة أخرى ، أو حماية النبات عن طريق تحليل الملوثات والمركبات الغريبة (xenobiotics)في التربة .
طرق وتقنيات الحفاظ على الأرغان
الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات
10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير
I. 🌾 **الآليات المباشرة** - التأثير المباشر على فسيولوجيا النبات
1. **التثبيت الحيوي للنيتروجين (BNF)**
* **التعريف**: تحويل النيتروجين الجوي (N₂) إلى أمونيا (NH₃)، وهو شكل صالح للاستخدام من قِبل النبات.
* **العناصر الرئيسية**: *ريزوبيوم*، *أزوسبيريلوم*، *فرانكيا*، *براديريزوبيوم*.
* **التأثير**: ضروري للمحاصيل البقولية والتربة التي تعاني من نقص النيتروجين؛ يقلل من استخدام الأسمدة الصناعية.
2. **إذابة الفوسفات**
* **التأثير**: يُذيب مركبات الفوسفات غير العضوية عن طريق إنتاج الأحماض العضوية (حمض الجلوكونيك، وحمض الستريك).
* **الميكروبات**: *الزائفة الزنجارية*، *العصيات*، *الرشاشية*.
* **الفائدة**: يُعزز امتصاص الفوسفور، وهو ضروري لنمو الجذور والبذور.
3. **إنتاج الهرمونات النباتية**
* **الأنواع**:
* **الأوكسينات (مثل: حمض الأكسينات الحمضية)** - تُحفز استطالة الجذور.
* **السيتوكينينات** - تُعزز نمو البراعم وتُؤخر الشيخوخة.
* **الجبرلينات** - تُعزز إنبات البذور واستطالة الساق.
* **الميكروبات**: *أزوسبيريلوم*، *إنتيروباكتر*، *باسيلوس*.
4. **إنتاج حامل الحديد**
* **الآلية**: يُخلّب الحديد (Fe³⁺) في التربة ويجعله متاحًا حيويًا للنباتات.
* **فائدة مزدوجة**: يُثبّط مُسبّبات الأمراض التي تعتمد على الحديد ويدعم تخليق الكلوروفيل.
5. **نشاط إنزيم ACC دياميناز**
* **الوظيفة**: يُفكّك ACC (مادة أولية للإيثيلين)، مما يُخفّض مستويات الإيثيلين في النبات تحت الضغط.
* **الميزة**: يدعم نمو الجذور وتحمّل الضغط في ظروف الملوحة والجفاف والمعادن الثقيلة.
---
II. 🛡️ **الآليات غير المباشرة** - تحسين صحة النبات والبيئة
1. **المكافحة الحيوية لمسببات الأمراض النباتية**
* **الطرق**:
* التضاد الحيوي (إنتاج المضادات الحيوية)
* التطفل الفطري (مهاجمة الفطريات للفطريات)
* الإنزيمات التحللية (الكيتيناز، الجلوكاناز)
* الاستبعاد التنافسي (المساحة والمغذيات)
* **العوامل**: *التريكوديرما*، *العصوية الرقيقة*، *الستربتوميسيس*.
2. **المقاومة الجهازية المُستحثة (ISR)**
* **الآلية**: تُحفز الميكروبات جهاز المناعة في النبات (مسارات حمض الجاسمونيك/الإيثيلين).
* **النتيجة**: تستجيب النباتات بسرعة وقوة أكبر لهجوم مسببات الأمراض أو الآفات.
3. **تخفيف الإجهاد (غير حيوي)**
* **أمثلة**: الإجهاد الملحي، الجفاف، درجات الحرارة القصوى.
* **الأساليب**:
* إنتاج مواد واقية من التناضح
* نشاط إنزيم ACC دياميناز
* تعزيز إنزيمات مضادات الأكسدة (مثل الكاتالاز، SOD)
4. **إزالة سموم المعادن الثقيلة**
* **الاستراتيجية**: عزل أو تحويل العناصر السامة (مثل الزرنيخ والكادميوم) بواسطة الميكروبات.
* **الفائدة**: تمكين نمو النباتات بشكل آمن في التربة الملوثة.
## 📌 رؤى حصرية:
* **الآليات التآزرية**: تُعبّر العديد من الميكروبات عن **آليات متعددة في وقت واحد**، مثل تثبيت النيتروجين + إنتاج حمض الأسكوربيك + قمع مسببات الأمراض.
* **هندسة ميكروبيوم الجذر**: يمكن تعديل تركيب ونشاط ميكروبيوم جذر النبات لتعزيز سمات نمو محددة.
* **جزيئات الإشارة الميكروبية**: يُنظم استشعار النصاب والمستقلبات الثانوية بنية الجذر والتواصل بين الأنواع.
* **خصوصية المضيف**: تُظهر بعض الميكروبات الميكروبية المتجانسة (PGPMs) درجة عالية من الخصوصية النباتية، حيث تتكيف مع محاصيل أو حتى أنماط وراثية معينة لتحقيق فعالية مُثلى.
--
الخلاصة:
تُشكل آليات تعزيز نمو النبات أساس التكنولوجيا الحيوية الميكروبية في الزراعة. من خلال الاستفادة من الإجراءات المباشرة وغير المباشرة - بدءًا من إذابة المغذيات ووصولًا إلى تنشيط الجهاز المناعي - تُمثل الميكروبات الميكروبية المتجانسة (PGPMs) بديلاً قويًا ومستدامًا للمدخلات الكيميائية. إن إتقان هذه الآليات يُتيح إمكانيات جديدة للأمن الغذائي، واستعادة البيئة، والزراعة الدقيقة.
للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب
الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا
تأليف
The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology
