بكتريا العقد الجذريه

تثبيت النيتروجين

يكون النيتروجين حوالي 80% من جو الأرض .ولكن على الرغم من هذه الوفرة فى الجو فنادرا ما يوجد هذا العنصر فى التربة على صورة نترات و أملاح الامونيوم بكمية تفي احتياجات النباتات الخضراء.
وتوجد طريقتان لتثبيت النيتروجين الجوى أحداهما كيميائية و الأخرى حيوية
بالنسبة للطرق الكيميائية لتثبيت النيتروجين فمنها مثلا,أثناء حدوث البرق يتكون أكسيد النيتريك الذى يتفاعل مع الماء مكونا حامض الأزوتيك وهذا بدوره يتفاعل مع الأمونيا فى الجو ليكون نترات الأمونيا . وفى طريقة "هابر"يتم اتحاد النيتروجين والهيدروجين لتكوين الأمونيا فى درجة 200 درجة مئوية وضغط جوى 200.
ويصنع سيناميد الكالسيوم بتمرير غاز النيتروجين المسخن على كبرتيد الكالسيوم الساخن (1200ْم) وقد يستخدم سيناميد الكالسيوم مباشرة كمخصب.
أما الطرق الحيوية لتثبيت النيتروجين فتعتمد على الكائنات الدقيقة وخاصة البكتريا فتستطيع بعض أنواع البكتريا وقليل من الطحالب الخضراء المزرقة النامية على حالة حرة,تثبيت النيتروجين الجوى فى خلاياها و تكون البروتينات هى النواتج النهائية للتثبيت ويطلق على تثبيت النيتروجين بفعل الميكروبات المستقلة "بالتثبيت غير التكافلى" تميزا له عن تثبيت النيتروجين بطريقة "التكافل" الذى يحدث بالفعل المشترك بين بكتريا العقد الجذرية و النباتات البقولية .
تثبيت النيتروجين غير التكافلى:
تعتبر البكتريا الهوائية من جنس(Azotobacter) وخاصة نوع (A.chrococcum) وبعض أنواع البكتريا اللاهوائية مثل Clostridium pasteurianum مسئولة غالبا عن التثبيت غير التكافلى للنيتروجين فى الأرض ,ويمكن لنوع واحد من الطحالب الخضراء المزرقة من جنس (Nostoc) أن يثبت النيتروجين عند تنميتها فى بيئة خالية من النيتروجين.
إن الأهمية العملية لتثبيت النيتروجين فى التربة بواسطة هذه البكتريا غير التكافلية ليست كبيرة حيث يجب أن تتنافس مع كائنات التربة الأخرى على الأغذية الصالحة , ونظراًََ لعدم قدرتها على استخدام السليلوز أو اللجنو سليلوز أو اللجنينات يجب أن تعتمد على وجود كميات من الأغذية البسيطة نسبيا و التى يندر أن توجد فى التربة بكميات كبيرة .
وتتراوح كميات النيتروجين المثبتة من صفر - 40 رطل فى الفدان فى الفدان سنوياًَ . و حيث أن النيتروجين المثبت بواسطة هذه الكائنات على صورة بروتينات داخل خلاياها فإنها غير صالحة لاستعمال النباتات حتى تموت خلاياها هذه الكائنات وتتحلل فى التربة.
التثبيت التكافلى للنيتروجين:
التكافل هو العلاقة التى يحدث فيها تبادل منفعة بين شريكين مختلفين ينموان معاًَ فى ارتباط وثيق. و العلاقة بين النباتات البقولية و البكتريا التى تنمو فى العقد الموجودة على جذورها هى عادة علاقة يمد النبات فيها البكتريا بالغذاء العضوى , وغير العضوى . وتحدث البكتريا تثبيت النيتروجين فى النبات على صورة بروتينات , وبكتريا العقد الجذرية النامية منفردة سواء فى التربة أو فى منابت لتثبيت النيتروجين.
المميزات الرئيسية لبكتريا العقد الجذرية:
تتبع بكتريا العقد الجذرية جنس (Rhizobium) وهى بكتريا صغيرة اسطوانية غير متجرثمة هوائية وسيطة الحرارة قادرة على إصابة نباتات بقولية معينة محدثة العقد , وعند وجود هذه البكتريا فى العقد تكون عصوية الشكل أو تظهر خلاياها متفرعة على صورة xyt وهى عادة محتوية على فجوات وتسمى الخلايا التى تظهر بأشكال غير عادية وتسمى بالبكتيرويدات bacteroids وفيما يلى قائمة بمجموعات النباتات التى تصاب بنوع خاص من بكتريا العقد التى تقسم إليها معظم النباتات البقولية ذات الأهمية الزراعية :
1- مجموعة البرسيم الحجازى
بكتريا Rhizobium meliloti نباتات البرسيم الحجازى , البرسيم الحلو .
2- مجموعة البرسيم
بكتريا Rhizobium trifolii نباتات البرسيم الأحمر والقرمزى والأبيض.
3- مجموعة البسلة
بكتريا R.leguminosarum نباتات بسلة الحديقة والحقل والحلوة والجلبان والفول والعدس.
4- مجموعة الفاصوليا:
بكتريا R.phaseoli نباتات فاصوليا الحديقة .
5- مجموعة الترمس :
بكتريا R.lupini نباتات الترمس .
6- مجموعة فول الصويا :
بكتريا R.japonicm نباتات فول الصويا .
تكوين العقد:
عندما تنبت بذرة النباتات البقولى ترسل جذراًَ وتدياًَ فى الأرض سرعان ما تتفرغ منه جذور جانبية وعندما تكون هذه الجذور حديثة السن تكون أسطحها مغطاة بالشعيرات الجذرية . وإذا وجدت البكتريا القادرة على إصابة هذا النوع الخاص من النبات البقولى مجاورة تماماًَ لجذورها فإنها تغزو الشعيرات الجذرية إذا كانت الظروف مناسبة . وبمجرد أن تدخل البكتريا الشعيرة الجذرية يبدأ خيط العدوى فى التكون والنمو تجاه قاعدة الشعيرة وهذا الخيط يتكون من كتلة من الخلايا البكتيرية ويحوطها غلاف من السليلوز والهيميسلسلوز والبكتين وتكونها خلايا النبات المصاب .
وسرعان ما يصاب كثير من خلايا قشرة الجذر ببكتريا العقد الجذرية . وتستمر البكتريا فى التكاثر وغزو خلايا النبات خلال القشرة إلى الطبقة المحيطة من الأسطوانة المركزية للجذر وانه من خلايا الطبقة المحيطة تتكون عقد هذه النباتات .
وتزداد كتلة الخلايا المتكاثرة فى القشرة المسببة انتفاخ الطبقات الخارجية لقشرة الجذر , وتستمر بكتريا العقد الجذرية فى التكاثر وغزو خلايا النبات الجديدة المتكونة و مع تكون العقدة الحديثة تتكون حزم وعائية فى قشرة العقد وتتصل بالجهاز الوعائى للجذر , ويمر الغذاء خلال الحزم الوعائية من نبات إلى العقدة كما تنتقل نواتج النشاط البكتيرى فى العقدة إلى النبات .
ولابد من تكون العقدة قبل حدوث تثبيت النيتروجين التكافلى , حيث أن الناتج الرئيسى للتكافل بين بكتريا العقد الجذرية و النباتات البقولية هو تثبيت النيتروجين الجوى .
ويستمر تثبيت و انتقال النيتروجين خلال فترة نشاط النمو في النبات ،ولا يثبت النيتروجين و يخزن في العقد و بعدئذ ينتقل كله في دفعة واحدة إلي النبات.
و تأثير تثبيت النيتروجين بالتكافل علي النمو و المحصول و المحتوي البروتيني للنباتات البقولية ذو أهمية كبيرة في الزراعة العملية و يمكن تلخيصها في الأتي:
1ـالتأثير في النمو:
لكي تنمو النباتات البقولية نموا طبيعيا يجب مدها بالنيتروجين وفي حالة غياب العقد يتحتم علي النبات الحصول علي جميع النيتروجين اللازم له من أملاح الأمونيوم و النترات في التربة.وفي الأراضي الفقيرة في النيتروجين تنمو النباتات البقولية الخالية من العقد ببطئ و تظهر أرواقها صفراء ،حتى أنها قد تموت من عدم كفاية النيتروجين.
2ـالتأثير في كمية المحصول و المحتوى البروتيني:
تنتج النباتات البقولية ذات العقد عادة محصولات أوافر تحتوي علي نسبة أعلي من البروتين عن النباتات المماثلة الخالية من العقد و النامية في نفس الوقت تحت الظروف المتشابهة و هذا صحيح فقط عندما تكون البكتريا قادرة علي التكافل مع النباتات بطريقة فعالة،وتظهر الاختلافات في المحصول و المحتوي البروتيني بدرجة كبيرة في الأراضي الفقيرة في النيتروجين و لكنها قد تكون طفيفة جدا في الأراضي الغنية فيه.
تلقيح البذرة و التربة:
التلقيح هو العملية التي تضاف فيها بكتيريا العقد الجذرية إلي بذور النباتات البقولية أو الي التربة و الغرض من هذه العملية هو إضافة مقدار كبير كاف من النوع المناسب من بكتيريا العقد الجذرية في الموضع الذي يسمح لها بأن تصيب جذور بعض محاصيل النباتات البقولية الخاصة بها. و توجد طريقتان للتقليح:
1ـ طريقة نقل التربة
و تتم هذه العملية بطريقتين:
الأولي: هو نقل كمية من التربة حوالي 500 رطل من أرض سبق زراعتها بمحصول بقولي تكون عليه عقد و تنثر هذه التربة علي مساحة فدان تقربيا و يجب أن توزع التربة بانتظام و تخلط بأسرع ما يمكن.
الثانية: فهى خلط كمية من التربة محتوية على بكتريا العقد الجذرية المرغوب فيها بالماء ثم يخلط معلق التربة بالبذور خلطا جيدا و تجفف قبل زراعتها . وطريقة نقل التربة للتلقيح لها عدة مساوئ
أ- عدم التأكد من احتواء التربة على عدد كبير كاف من بكتريا العقد الجذرية.
ب- أن تكون سلالات البكتريا التى تحتويها التربة ليس لها أثر فعال.
ج- قد تنتقل معها أيضا الآفات الحشرية وبذور الحشائش والميكروبات المسببة للأمراض.
2- طريقة المزرعة :
وهى أنسب طريقة للتلقيح و تتلخص فى إضافة مزرعة من نوع مناسب من البكتريا إلى البذور قبل زراعتها مباشرة وهنالك ثلاث صور من المزارع يمكن استخدامها :
أ- المزارع السائلة :
و تحتوى هذه المزارع على معلق من بكتريا العقد الجذرية التى تخفف بكمية مناسبة من الماء ثم تخلط جيداًَ بالبذور التى تزرع بأسرع ما يمكن بعد جفافها .
ب- مزارع الأجار :
تجهز هذه المزارع فى زجاجات تحتوى على منبت من الأجار تنمو عليه البكتريا ويضاف الماء لغسل البكتريا من على سطح الأجار ويخلط جيداًَ مع البذور معلق بكتريا العقد الجذرية المتحصل عليه وتجفف البذور الملقحة وتزرع بأسرع ما يمكن .

ج- مزارع مادتها المالئة صلبة :
وهذه المادة المالئة إما أن تكون رملاًَ أو صناج و توزع عليها البكتريا وتخلط هذه المزارع بالماء ويخلط المعلق المتكون عليه بالبذور التى تزرع بعد جفافها .
وعموما فيجب أن تكون المزرعة جيدة محتوية على سلالات فعالة وكذلك يجب أن تحتوى على عدد كبير من بكتريا العقد الجذرية وأن تكون حديثة التحضير .
وفى المتوسط يثبت المحصول البقولى الحامل للعقد تحت الظروف المناسبة متكاملا مع البكتريا فى العقد الجذرية من 50-100 رطل نيتروجين للفدان كل سنة
جزا الله خير من جمع هذه الماده العلميه.

ولكم منا جزيل الشكر غنيم محممد عامر
مدرس مساعد قسم امراض النبات دمنهور
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
01005699508