النظم البيولوجية المثبتة لنيتروجين الهواء الجوى
ماهية الأسمدة الحيوية
- هى كل الأضافات ذات الأصل الحيوى التى تمد النبات باحتياجاته الغذائية مما ينعكس ايجابيا على نمو ومحصول النباتات . أو هى مستحضرات من بعض الكائنات الحية الدقيقة التى يؤدى استخدامها الى تعديل المجتمع الميكروبى حول جذور النباتات النامية بالأضافة الى كونها مصدرا لأنواع من كائنات حية دقيقة محددة ذات فاعلية عالية فى المكافحة البيولوجية لمسببات الأمراض المحمولة فى التربة .
تثبيت النيتروجين ((Nitrogen fixation يمكن تعريفها يأنها عبارة عن استخدام بعض الكائنات الحية الدقيقة لنيتروجين الهواء الجوى فى بناء بروتوبلازم الخلايا الحية . الميكروبات المثبتة للازوت الجوى لابد ان تحتوى جميعها على انزيم النيتروجينيز المسؤل عن عملية التثبيت . وتأتى هذه العملية بعد عملية البناء الضوئى مباشرة من حيث الاهمية. ونظرا للارتفاع الرهيب فى أسعار الأسمدة المعدنية فى السنوات الأخيرة فان الاتجاه الان هو محاولة الأستفادة الكاملة من عملية التثبيت البيولوجى للحد من استعمال الأسمدة المعدنية .
تثبيت النيتروجين تكافليا
وهى عبارة عن كائنات حية دقيقة تقوم بتثبيت للنيتروجين الجوى داخل تراكيب خاصة يطلق عليه العقد البكتيرية الجذرية والتى تتكون على جذور النبات العائل . وهى تدخل فى علاقة تكافلية Symbiotic - منفعة متبادلة- بينها وبين النبات العائل حيث تستمد ما تحتاجه من مصادر للطاقة (الكربوهيدرات) من العائل وفى نفس الوقت تمد النبات العائل بما تثبته من نيتروجين . ومن أمثلة الأحياء الدقيقة المستخدمة فى هذا النوع ميكروبات الريزوبيا والفرانكيا .
أ- الريزوبيا Rhizobium
الريزوبيا عبارة عن بكتريا عصوية سالبة لصبغة جرام يتراوح طولها 1.3-3.0 ميكرون وعرضها 0.5-0.9 ميكرون . يستخدم لقاح الريزوبيا فى كثير من دول العالم ويأخذ المنتج التجارى عدة أسماء مختلفة باختلاف الدول ولكن فى مصر يسمى بالعقدين . وقد بدأ التلقيح بالريزوبيا فى بداية القرن العشرين الميلادى حيث كان يتم تنمية ميكروب الريزوبيا على بيئة تحتوى على عصير النباتات البقولية والجيلاتين وسكر واسبارجين ثم يكشط النمو وتلقح به بذور النباتات البقولية قبل زراعتها . ويتم عزل سلالات الريزوبيا واختيار أنسبها للتلقيح حيث أن هناك تخصصا واضحا بين نوع النبات والسلالة البكتيرية المستخدمة . وتتبع بكتريا العقد الجذرية عائلة Rhizobiaceae وهى ميكروبات هوائية سالبة لصبغة جرام غير متجرثمة متحركة وتمثل عديد من الكربوهيدرات كمصدر للكربون وتسبب نموات غير عادية فى قشرة العائل النباتى مكونة عقدا على جذور النباتات البقولية . وتأخذ البكتريا أشكال X, Y, L, V , T أثناء نموها داخل العقدة الجذرية ، وتنقسم مجموعات الريزوبيا الى قسمان هما :
- ريزوبيا سريعة النمو Rhizobium : وهى سريعة النمو على بيئة آجار مستخلص الخميرة والمانتول (YEMA) وتكون عقدا جذرية على جذور النباتات البقولية فى المناطق المعتدلة وتفرز أحماض فى البيئة .
- ريزوبيا بطيئة النموBradyrhizobium : وهى بطيئة النمو على بيئة آجار مستخلص الخميرة والمانتول (YEMA) وتكون عقدا جذرية على جذور النباتات البقولية فى المناطق الحارة وبعض المناطق المعتدلة وتفرز مواد قلوية فى البيئة .
نوع بكتريا الرايزوبيا المتخصصة لكل نوع من البقوليات
البرسيم الحجازى
البرسيم الأصفر
الحلبة
البرسيم المصرى
البرسيم الأحمر
البرسيم القرنفلى
البسلة
الفول البلدى
العدس
الفالصوليا
الترمس
فول الصويا
لوبيا العلف
الفول السودانى
مراحل تكوين العقدة البكتيرية :
1- مرحلة غزو البكتريا للجذر :
يبدأ تكوين العقدة مع تكوين الأوراق الأولى للنبات حيث تفرز جذور النبات مواد تعمل على تكاثر البكتريا المحيطة بها . وبذلك يتكون مجموعة كبيرة من بكتريا العقد الجذرية حول الجذر ، تفرز البكتيريا بدورها مادة منشطة للنمو مثل اندول حمض الخليك والتى تسبب نمو الشعيرة الجذرية والتوائها . وتلتصق البكتريا بالشعيرات الجذرية اذا كانت متخصصة لهذا النوع من النبات البقولى وتغزو الشعيرة الجذرية من منطق الانحناء لانها أضعف نقطة فى الشعيرة وذلك بافراز بعض الانزيمات المذيبة للجدار الخلوى للشعيرة و تنمو الخلية البكتيرية داخل الشعيرة مكونة خيط العدوى Infection thread وهو مكون من البكتريا محاطة بانبوبة من السليولوز وهيمسيليولوز وبكتين . ويستمر خيط العدوى فى مسيرته فى الشعيرة الجذرية حتى يصل الى خلايا القشرة للجذر فيخترقها ثم يختفى الخيط وتتجمع الخلايا البكتيرية الجديدة حول أنوية خلايا قشرة الجذر . وتتكون العقدة من الانقسام الغزير لخلايا النبات ويعلل انقسام الخلايا الى ان خلايا البكتريا تفرز هرمون Auxin فيسبب هذا النشاط ويؤيد ذلك أن العقدة وجدت غنية فى محتواها من الهرمون . وعموما فأن عدد العقد البكتيرية على جذور النبات يحددها العلاقة بين ميكروب الريزوبيا والنبات العائل ، ومدى التنافس بين العقد على نواتج التمثيل الضوئى ، ومدى انتشار وتوزيع هرمونات النبات . ويوجد عدة اشكال للعقدة مثل الشكل الكروى أو البيضاوى أو المستطيل أو المفصص ويتم تكوين العقدة فى مدة لاتقل عن 15يوم من بدأ الاصابة .
2- مرحلة تبادل المنفعة :
تتجمع خلايا البكتريا فى نصف العقدة و تتحول من الشكل العصوى الى أشكال غير منتظمة على هيئة حروف X, Y, L, V , T يطلق عليها طورالبكتيرويد Bacteroids وتحول الريزوبيا إلى طور البكتيرويد يكون مصحوبا بتكون مادة شبيهه بالهيموجلوبين بالعقدة تسمى Leghaemoglobin معطية العقدة الجذرية النشطة لونا أحمر وردى Pink بسبب احتوائها على الحديد . وتقوم هذه المادة بدور هام فى تنظيم انتشار الاكسجين فى العقدة حتى يتمكن الانزيم من تثبيت الازوت الجوى تحت ظروف لا هوائية وهنا تظهر المعيشة التكافلية بين الميكروب و النبات حيث يمد النبات البكتريا بالمواد الكربوهيدراتية و تمد البكتريا النبات بالمواد النيتروجينية و يستمر نشاط الخلايا فى تثبيت الازوت الجوى الى فترة قد تصل الى سبعة أسابيع او أكثر و يتوقف ذلك على نوع النبات و نوع التربة و محتواها من النيتروجين .
جـ - مرحلة التطفل :
يتحول الميكروب فى هذه المرحلة من حالة تبادل المنفعة الى حالة التطفل وذلك لقلة وصول المواد الغذائية الى العقدة فيقوم الميكروب بافراز الانزيمات المحللة للمواد البكتينية التى تذيب الصفيحة الوسطى لخلايا القشرة التى يوجد بها و تتحلل العقدة و يخرج الميكروب الى التربة الزراعية .
أرجوا أن ينال اعجابكم متمنيا الأستفادة من هذه المشاركة
دكتور
أسامه على
مواضيع مشابهة:
الأسمدة الحيوية (1- النظم البيولوجية المثبتة للازوت الجوى)
اقتباس