كيف تزرع نظام مكروبيوم نباتي صحي ؟

0
4688
تحتوي أوراق النبات على مجتمع ميكروبي متنوع ، كما هو موضح في هذه اللوحة من الاغار مختومة بورقة نبات الطماطم الذي يزرع في البيوت البلاستيكية . بعد الحضانة لمدة يومين ، نمت البكتيريا من الورقة إلى مستعمرات مرئية. Credit: Britt Koskella lab

 

المقدمة 

يجتهد العلماء  في معرفة شكل الـ مكروبيوم ” microbiome ” البشري السليم ، ويحاولون بشتى الوسائل الوصول إلى خارطة تبين توزع البكتيريا الطبيعية التي تعيش في الجسم البشري السليم. ولكن ماذا عن ميكروبيوم النبات الصحي؟ 

والتساؤل الذي يطرح نفسه هل تحتوي حقولنا الزراعية اليوم على ما يسمى ميكروبيوم نبات صحي في ؟ ، خصوصا في حالة قطعة من الأرض تحوي نباتات مماثلة تتعرض للمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب وتفريط في استخدام الأسمدة؟

كيف يمكن ان نزرع مكروبيوم نباتي صحي healthy plant microbiom

في دراسة جديدة أجرتها جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، استخدم فيها علماء بيئة الميكروبات طريقة تحليلية تجريبية تساعد في تحديد الميكروبيوم الأساسي للطماطم التجارية. اختاروا لتلك التحاليل الأصناف الميكروبية التي تمكنت من البقاء على النباتات (على الرغم من الممارسات الزراعية العشوائية) ، ثم أظهرت أن هذه المجتمعات الميكروبية “المستأنسة” قادرة على صد الميكروبات العشوائية التي تهبط على النباتات. 

بمعنى آخر ، تبدو هذه المجتمعات المختارة وكأنها ميكروبيوم نبات مستقر وصحي ، يشبه ما يمكن أن ينتقله نبات الطماطم القوي إلى نسله.

 

 

كانت نتائج الدراسة بمثابة أخبار جيدة وخصوصا للمزارعين الذين يأملون في أن معالجة الميكروبيوم النباتي ، حتى لو تطلب ذلك المعالجة باستخدام المعززات الحيوية ” Probioic ” ، سوف تسهم في إيجاد الحقول الصحية التي تحتاج إلى كميات أقل من الأسمدة واستخدام أقل لمبيدات الآفات ذات غلات جيدة . 

وقالت كبيرة الباحثين بريت كوسكيلا ، وهي أستاذة مساعدة في علم الأحياء التكاملي في جامعة كاليفورنيا بيركلي : “أرى أن تداعيات هذا العمل لا تتعلق فقط باستخدام المعززات الحيوية ، ولكن أيضا حول توجيه الممارسات الزراعية “. 

واضافت قائلة : “عند زراعة الحقول ، يجب أن نفكر في كيف يمكن أن يؤثر ما يمكن أن نفعله ، سواء كان التنظيم الهيكلي للمحاصيل أو الزراعة الأحادية مقابل تناوب المحاصيل ، أو ما هو موجود في التربة أو ما هو قريب ، على اكتساب وصحة الميكروبيوم النباتي. يجب أن نتعامل مع الظروف المتنامية بطريقة تجعل انتقال الميكروبات أقرب إلى ما يمكن أن يحدث بشكل طبيعي. ” والجدير بالذكر أن نتائج البحث تم نشرها في مجلة National Academy of Sciences

كيف تحصل الشتلات على الميكروبيوم من النباتات الام 

يدرس علم البيئة الميكروبية تأثير الميكروبات على صحة النبات ، مثلما يدرس علماء الأحياء دور الميكروبيوم البشري في الصحة. مع التركيز على المحاصيل الزراعية ، ولدى العلماء في هذا المجال المخاوف ذاتها التي يثيرها علماء الأحياء الذين ينتابهم القلق بشأن انتقال ميكروبيوم بشري صحي – في الجلد ، صمن الأمعاء ، …. الخ – من الأم إلى الطفل. 

فعندما يتم وضع الشتلات لأول مرة في الحقول ، على سبيل المثال ، وفي هذه الحالة لا يوجد غالبا نباتات بالغة قريبة يمكن من خلالها الحصول على الميكروبات المتعايشة على أوراقها أو سوقها . إذا في غياب الانتقال الابوي ” maternal transmission ” ، يبرز التساؤل التالي ، كيف تكتسب هذه النباتات مكروبيوم آبائها ، وهل هذه الأحياء المجهرية مثالية للنباتات المزروعة ؟ . وإذا لم يتم تكييف هذه المجموعات من المكروبيوم بشكل جيد – فكانت على سبيل المثال ، غير مقاومة للميكروبات الحاملة للأمراض – فهل يمكن تحسينها ؟

 

 

أصبحت هذه الأسئلة ذات أهمية متزايدة حيث يحاول المزارعون والصنّاع على حد سواء تحسين إنتاجية المحاصيل واستدامتها من خلال استخدام البذور المحاطة بالميكروبات المرغوبة أو هندسة المجتمعات الميكروبية في التربة أو رش المحاصيل بالميكروبات المطلوبة. 

تشير الدلائل المتزايدة أيضا إلى أن المكروبيوم يمكن أن يؤثر على تسامح المحصول مع الجفاف وحتى في وقت ازدهار النباتات. ولذلك هل يمكن أن تعزز مجموعات مكروبيوم ذلك ، وهل ستظل هذه المجموعات المعززة طويلا بما يكفي لمساعدة النباتات ؟ 

في الواقع فإن الدراسة الجديدة تشير إلى ذلك. تقول كوسكيلا : “نعلم بالفعل أنه من الناحية النظرية ، يمكنك اختيار الميكروبات التي تؤدي وظائف معينة: كزيادة الغلة ، أو تحمل الجفاف أو مقاومة الأمراض ، وما إلى غير ذلك من الحاجات المرغوبة لدى المزارعين. نظهر هنا أنه يمكنك ، من حيث المبدأ ، إنشاء مجتمع جرثومي له الوظيفة التي تهتم بها ، ولكن أيضا لا يمكن التغلب عليه ، لأنه حقا مناسب تماما لهذا النبات  “. 

زراعة الـ مكروبيوم الأساسية 

تضمنت تجارب الباحثين ، التي أجريت في الصوبات الزراعية في جامعة أكسفورد في جامعة بيركلي ، تناول خمسة أنواع من الطماطم : حيث تم رش الجيل الأول بمزيج واسع من الميكروبات الموجودة في مجموعة متنوعة من الطماطم في حقل خارجي في جامعة كاليفورنيا في ديفيس. ومن ثم تم رش الأربعة الأجيال متعاقبة من النباتات بـ مكروبيوم من الجيل السابق. 

إن رعاية المجتمع الميكروبي لكل نوع من أنواع الطماطم عبر الأجيال المتعاقبة سمحت له بالتكيف مع كل سلالة ، بحيث يتم القضاء على الميكروبات التي تعاني من سوء التكيُّف والسماح للميكروبات التي تتكيف جيدا بالازدهار. 

بتسلسل الوحدات الفرعية الريبية 16S للمجتمعات الميكروبية في الطماطم بعد كل جيل – وهي تقنية تسمح بتحديد الأصناف البكتيرية المختلفة – تمكنت من إظهار أنه بحلول الجيل الرابع ، بقي 25 ٪ فقط من الأصناف الميكروبية الأصلية. 

 

 

تقول كوسكيلا : ” إذن ، فإن 75 في المائة من البكتيريا الأصلية التي نرشها تنقرض فعليا خلال التجربة . وهذا بحد ذاته مثير حقا للإهتمام  ، لأنه يشير إلى أن الكثير من الميكروبات الموجودة هناك غير متكيفة بشكل جيد ، فهي وجدت هناك بالمصادفة ، إما محمولة بواسطة الرياح ، أو بواسطة قطرات المطر ، لكنها لا تزدهر ، من المحتمل ألا تتكيف مع تلك البيئة بالذات “. 

أما النسبة المتبقية البالغة 25 ٪ ، والتي كانت متشابهة جدا في جميع خطوط الاختيار المستقلة وعبر سلالات الطماطم الخمسة ، فقد بدت تشبه إلى حد كبير مكروبيوم “أساسي” : الميكروبات الأساسية اللازمة لنبات صحي. 

عندما تم رش نباتات الطماطم بخليط ميكروبي – نصفها من المكروبيوم المكيف جزئياً من الجيل الأول ، ونصف من المكروبيوم من الجيل الرابع الأكثر نضجا – فإن الميكروبات من الجيل الرابع سيطرت على مكروبيوم النبات ، مما يشير إلى أنها أفضل تكيفا مع الطماطم.

تجري مجموعة كوسكيلا الآن مزيدا من التجارب لتحديد ما إذا كان المكروبيوم المحدد يعمل بالفعل على تحسين صحة النبات ومرونة وإنتاجيته ، وما إذا كان يمكن دمج ميكروبات المعززات الحيوية بنجاح في الـ مكروبيوم الأساسي لتحقيق فوائد المحاصيل الدائمة.

لمزيد من المعلومات :

 Norma M. Morella et al, Successive passaging of a plant-associated microbiome reveals robust habitat and host genotype-dependent selection, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1908600116
Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences 

 

 

اترك رد

من فضلك ادخل تعليقك
من فضلك ادخل اسمك هنا