فطريات الميكوريزا هي كائنات دقيقة قديمة ظهرت منذ ما بين 460 و 400 مليون سنة -عندما بدأت النباتات في استعمار الأرض. و في عام 1885 ، قدم ألبرت برنارد فرانك ، في دراسته للعلاقات بين التربة والميكروبات ، مصطلح mycorrhizae مشتق من الكلمة اليونانية mycos ، وتعني الفطريات ، و rhiza ، وتعني الجذر.
في اليونانية ، تعني ” الفطريات الجذرية “. تشكل فطريات الميكوريزا علاقات تكافلية مع جذور النباتات بطريقة مشابهة لتلك التي تعيشها بكتيريا العقد الجذريه داخل البقوليات.
و الجدير بالذكر أن للكائنات الحية الدقيقة المفيدة المرتبطة بالجذور أهمية قصوى وتسهم في الزراعة المستدامة. من بين الكائنات الحية الدقيقة المختلفة التي تستعمر جذور النباتات.
تحتل فطريات الميكوريزا موقعًا بيئيًا فريدًا لأنها تشكل جزءًا كبيرًا من الكتلة الحيوية للتربة وتربط الأجزاء الحيوية والجيوكيميائية من النظام البيئي.
حدث هذا التعايش في تنوع كبير في المناخ وأنواع التربة. تمكن فطريات الميكوريزا النباتات من التغلب على الضغوط الغير حيويه من خلال التخفيف من نقص المعادن ، والتغلب على الضغوط الضارة للملوحة والجفاف. يعمل ارتباطهم على تحسين تكيف الشتلات المزروعة في الحضانة للتعامل مع الإجهاد المفاجئ بسبب التغيير في الظروف البيئية.
أنواع فطريات الميكوريزا
)Endo-mycorrhiza ، Ecto-mycorrhiza ، Ectendo- mycorrhiza ، Arbutoid ، Monotropoid ، Ericoid & Orchidaceous mycorrhiza ( .
من بين الأنواع السبعة من فطريات الميكوريزا يعتبر كلا من الميكوريزا الداخليه Endo-mycorrhiza و الميكوريزا الخارجيه Ecto-mycorrhiza الأكثر وفرة وانتشارًا. حيث تعد فطريات الميكوريزا الداخليه أحد أهم أنواع الميكوريزا حيث أنها تتواجد في مجموعة واسعة من الظروف المناخية الزراعية وهي في كل مكان جغرافيًا.
إنها تشكل علاقات تكافلية مع جذور حوالي 90 ٪ من نباتات الأرض في النظم البيئية الطبيعية والزراعية. لوحظ ارتباط فطريات الميكوريزا الداخليه في 200 عائلة من النباتات تمثل 1000 جنس وحوالي 300000 نوع نباتي. لذا فلها توزيع في كل مكان في النظم البيئية العالمية. و تنتشر فطريات الميكوريزا الخارجيه بنسبة 3 ٪ من عائلات النباتات الوعائية.
و سوف يتم تسليط الضوء على فطريات الميكوريزا الداخليه
أهميتها:
تعد الميكوريزا الداخليه كائنات دقيقة مهمة في التربة. فهى تلعب دورًا رئيسيًا في تسهيل امتصاص النباتات للمغذيات في مجموعة متنوعة من النظم الإيكولوجية الزراعية ، لا سيما في أنظمة الزراعة شحيحة الموارد ، وفي عمليات إعادة الغطاء النباتي ومعالجة الجذور.
من المسلم به على نطاق واسع أن فطريات الميكوريزا الداخليه تلعب دورًا مهمًا في تحسين امتصاص الأيونات بطيئة الحركة في الفوسفات (PO4-3) وفي مراحل إمتصاص الأسمده الأزوتيه(NH4+). لا تزيد فطريات الميكوريزا الداخليه من معدل نقل المغذيات من الجذور إلى النبات المضيف فحسب ، بل إنها تزيد أيضًا من مقاومة الضغوط الحيوية وغير الحيوية.
تستعمر الميكوريزا الداخليه جذور النباتات وتتغلغل في التربة المحيطة ، مما يوسع منطقة إمتصاص الجذورمما يساهم فى توفير المياه والمغذيات المعدنية من التربة إلى النبات بينما تستفيد فطريات الميكوريزا الداخليه من المركبات الكربوهيدراتيه التي يوفرها النبات المضيف.
و ترتبط الميكوريزا الداخليه بتحسين نمو النباتات المضيفة بسبب زيادة امتصاص المغذيات ، وإنتاج مواد تعزز النمو ، وتحمل الجفاف ، والملوحة والتفاعلات التآزرية مع الكائنات الحية الدقيقة المفيدة الأخرى. توفر فطريات الميكوريزا الداخليه العديد من الفوائد لمضيفيها من النباتات بالإضافة إلى تعزيز التغذية المعدنية ، يمكنهم زيادة تحمل الإجهاد المائي ، والحث على مقاومة أكبر لمسببات الأمراض وتقليل الحساسية للمواد السامة الموجودة في التربة.
من المرجح أن تكون ظروف التربة السائدة في الزراعة المستدامة أكثر ملاءمة لفطريات فطريات الميكوريزا الداخليه من تلك الموجودة في الزراعة التقليدية.
الوضع التقسيمى
تنتمي فطريات الميكوريزا الداخليه إلى شعبة Glomeromycota. بينما تنتمي فطريات الميكوريزا الخارجيه إلى شعبة Ascomycota و Basidiomycota.
فى السابق كانت تنتمى فطريات الميكوريزا الداخليه إلى شعبة Zygomycota ، رتبة Glomales ولكن تم وضعها مؤخرًا في شعبة Glomeromycota و تنقسم Glomeromycota إلى 4 رتب و 8 عائلات و 10 أجناس و 150 نوعًا. و من أكثر الأجناس الشائعة هي Acaulospora و Gigaspora و Glomus وScutellospora.
وهي تتميز بوجود بنية للفطريات الجذرية المتفرعة داخل خلايا القشرة فى جذر النبات ، تسمى arbuscules ، و تعد المكان الرئيسي لنقل المغذيات بين الشريكين التكافليين.
تقليديا ، تم وصف الفطريات AM باستخدام الخصائص المظهرية (مورفولوجيا الجراثيم). و في الآونة الأخيرة ، تم تحليل تسلسل الحمض النووي الجزيئي يتقدم ويظهر تنوعًا أكبر بكثير داخل شعبة جلوميروميكوتا
مراحل التعايش التكافلى
يبدأ تطور الجراثيم الفطرية بإنبات الجراثيم الفطرية الموجودة في التربة. في البداية ، يتم إنتاج خيوط بسيطة من الهيفا الفطريه غير المتفرعة ويتم الحفاظ على النمو من خلال احتياطيات الدهون الثلاثية والجليكوجين الموجودة في الجرثومه.
تستجيب الواصله التي تدخل بالقرب من مضيف مناسب للإشارات المكانية التي توفرها الإفرازات الجذرية ، وأفضلها تميزًا هي الستريجولاكتون ، وتبدأ في التفرع بقوة أكبر. وعند التلامس مع المضيف ، يتم تكوين الهيبوبوديوم وتغلغل البشرة الجذرية في عملية منسقة بإحكام بين الفطر والنبات.
بمجرد دخول الفطر إلى قشرة الجذر ، يبدأ النمو التكافلي وينتج خيوط الهيفات و تمتد منها الواصلات شديدة التفرّع والشبيهة بالأشجار. تتشكل الحويصلات عن طريق تفرع ثانوى من خيوط الواصلات الفطرية داخل الجذور.
عندما تصبح الواصلة متشعبة بشكل متزايد ، يتناقص عرض الجدار الفطري (من 500 نانومتر تقريبًا في خيوط طولية داخل الجذر إلى حوالي 30 نانومتر في الفروع الطرفية) ويصبح هيكل الجدار أكثر انفتاحًا.. و على الرغم من أن التفرعات الداخليه تتوسع في النهاية لملء الخلية القشرية إلى حد كبير ، إلا أن الفطريات لا تخترق أبدًا غشاء بلازما الخلية المضيفة.
والجدير بالذكر أن استعمار الميكوريزا الداخليه لجذر النبات هو عملية ديناميكية تتأثر أيضًا بالعديد من العوامل التكوينية مثل حالة المغذيات للتربة ، الموسم ، فطريات الميكوريزا الداخليه ، درجة حرارة التربة ، مدى تلوث التربة ، درجة حموضة التربة ، حساسية الصنف المضيف لاستعمار فطريات الميكوريزا الداخليه ، حالة الجذر المغذي في وقت أخذ العينات وما إلى ذلك.
أثرت جودة ونوع تكاثر الميكوريزا الداخليه أيضًا على ديناميكيات استعمار الجذر ، المغذيات التي تيسر بشكل مباشر وكذلك الكتلة الحيوية الميكروبية الموجهة إلى نشاط الأنسجة النباتية ومعدل إفرازات الجذور.
و بالنسبه للتعايش مع النباتات
يتم نقل ما يصل إلى 20٪ من الكربون بالنبات إلى الميكوريزا الداخليه مقابل الماء والمواد المغذية مثل الفوسفور و النيتروجين. الفوسفور هو أكثر العناصر الغذائية شهرة ودراسة مرتبطة فطريات الميكوريزا الداخليه. بما أن الفوسفور غير متحرك في التربة والنباتات يمكن أن تستفيد بشكل كبير من شبكة الخيوط الفطرية إلى المساعدة في امتصاصه. تظهر الدراسات أن فطريات الميكوريزا الداخليه مهمة جدًا أيضًا في امتصاص المواد غير العضوية و المواد العضوية بواسطة فطريات الميكوريزا الداخليه في إفادة النبات العائل.
الخصائص:
من أهم التأثيرات لفطريات الميكوريزا الداخليه
- تغذية النبات والعلاقة المائية.
- تحسين جودة التربة.
- زيادة الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة.
- صيانة و تحسين التربة:
مساهمات فطريات الميكوريزا الداخليه في تحسين التربة
و تتلخص مساهمات فطريات الميكوريزا الداخليه في تحسين التربة على النحو التالي:
- يشكل نمو الهيفات في تحسين البنية الهيكلية للتربة و التي تربط جزيئات التربة الأولية معًا من خلال التشابك.
- تخلق الجذور والخيوط معًا البيئة الفيزيائية والكيميائية لإنتاج مواد عضوية وغير متبلورة لربط جزيئات التربه.
- إفراز الجلومالين الذي يساعد في الاستقرار الكلي عن طريق الفطريات الفطرية الجذرية:
تفرز فطريات AM كمية كبيرة من الجلومالين (بروتين سكري). و الجلومالين هوعباره عن مركب مستقر ، غير قابلة للذوبان في الماء ، ومقاومة التحلل بالحرارة. ، هذا يجعله له دور مؤثر في تجميع جزيئات التربة و فاعليه فى تهوية التربة و تحسين إمتصاص النبات للمغذيات وإعتدال صرف التربه ومما ينعكس بالإيجاب على زيادة المحصول والإنتاجية و تحسن جودة الأراضى الزراعيه.
دور الميكوريزا الداخليه فى التنميه المستدامه:
- دور الميكوريزا الداخليه فى تيسير العناصر و المغذيات:
تساهم فطريات الميكوريزا الداخليه بشكل رئيسي في تيسيرعنصر الفوسفور للنبات ، لكنها كانت كذلك وجدت لنقل العناصر الغذائية ،خاصة النيتروجينيه. في بعض الحالات ، كبيرة يتم تحويل كميات من النيتروجين إلى النباتات المضيفة لهم.
- دور فطريات الميكوريزا الداخليه كواقي حيوي محتمل ضد مسببات الأمراض النباتية:
ثبت أن وجود فطريات الميكوريزا الداخليه في جذر النبات يقلل من الأضرار التي تسببها مسببات الأمراض النباتية التي تنتقل عن طريق التربة مع تعزيز المقاومة في النبات العائل. تقلل فطريات الميكوريزا الداخليه بشكل عام من شدة أمراض النبات على المحاصيل المختلفة مما يوحي بإمكانية استخدامها كأداة محتملة في إدارة المرض.
تقوم فطريات الميكوريزا الداخليه بتعديل جودة ووفرة النبتات الدقيقة في منطقة الجذور وتغير النشاط الميكروبي في منطقة الجذور الكلية. تسبب هذه الفطريات تغييرات في نمط نضح جذر النبات بعد استعمار المضيف الذي يغير التوازن الميكروبي في الغلاف الفطري. نظرًا لارتفاع تكلفة الأسمدة غير العضوية والمخاطر الصحية المرتبطة بمبيدات الآفات الكيميائية.
فقد تكون الميكوريزا الداخليه هي الأنسب للزراعة المستدامة وأيضًا لزيادة إنتاجية العديد من المحاصيل من خلال المكافحة الحيوية لمسببات الأمراض النباتية. و هناك العديد من آليات التفاعل التي تحدث بين مسببات الأمراض النباتية التي تنقلها التربة و فطريات الميكوريزا الداخليه على النباتات المختلفة.
لذلك ، فإن استخدامات فطريات الميكوريزا الداخليه في المكافحة الحيوية للزراعة المستدامة تتطلب معرفة أنظمة الزراعه التي قد تؤثر على درجة الإصابه وتكاثرها و من أهم الخصائص:
- تقلل فطريات الميكوريزا الداخليه من الأضرار التي تسببها مسببات الأمراض النباتية ، وخاصة تلك التي تسببها الفطريات والديدان الخيطية.
- يعزز تعايش فطريات الميكوريزا الداخليه المقاومة أو التحمل في الجذور ولكنه لا يتساوى في المحاصيل المختلفة.
- تتفاوت الحماية ضد مسببات الأمراض.
- يتم تعديل الحماية من الأمراض عن طريق التربة والظروف البيئية الأخرى.
تختلف التفاعلات بين فطريات الميكوريزا الداخليه المختلفة ومسببات الأمراض النباتية باختلاف النبات المضيف والنظام الزراعى المتبع. تم تصنيف مكافحة فطريات الميكوريزا الداخليه ضد مسببات الأمراض النباتية في الفئات الفرعية الثلاث التالية:
- تفاعل الميكوريزا الداخليه مع النيماتودا المتطفلة على النبات.
- تفاعل الميكوريزا الداخليه مع مسببات الأمراض النباتية الفطرية.
- تفاعل الميكوريزا الداخليه مع مسببات الأمراض النباتية الأخرى(كالفيروسات).
دور فطريات الميكوريزا الداخليه فى تخفيف إجهاد التربة
خلال العقد الماضي ، إحصاءيات القدرة الإنتاجية للأراضى إلى تدهور شديد وفقدان للأراضي الصالحة للزراعة نتيجة تآكل التربة ، والملوحة ، والرعي الجائر ، و تصحر الأراضي ، والتصحر ، وتلوث التربة ، وتلوث الغلاف الجوي. كانت مساحات كبيرة من الأرض ، ولا تزال ملوثة بالمعادن الثقيله ، والهيدروكربونات البترولية. لذا, فقد تم تطوير العديد من التقنيات التي تستخدم طرق المعالجة الفيزيائية والكيميائية لمعالجة التربة الملوثة.
في الآونة الأخيرة ، أصبحت المعالجة الحيويه توفر بديلاً صديقًا للبيئة لمعالجة التربة الملوثة. في المعالجة الحيويه للتربة الملوثة بالمعادن ، يعد التوافر البيولوجي وامتصاص المعادن من العوامل المهمة. من بين عوامل التربة والنبات التي تتحكم في امتصاص المعادن ، من المعروف أن فطريات الميكوريزا الداخليه تلعب دورًا خاصًا في إتاحة الصور للعناصر الثقيله.
في هذا الصدد ، تعتبر الميكوريزا الداخليه ذات أهمية كبيرة لعلماء التربة والبيئة ، من وجهة نظر المعالجة الحيويه والبيئية. يلعب فطريات الميكوريزا الداخليه أدوارًا مهمة في استعادة النظم البيئية الملوثة ويستخدم بشكل متزايد في العديد من البلدان لتحسين تغذية النباتات وخصوبة الأراضي المتدهورة. نظرًا لأن فطريات الميكوريزا الداخليه أصبحت متاحة تجاريًا ، فإن استخدامها سيوفر أيضًا المزيد من السبل للحد من التلوث من الزراعة.
و يوضح الشكل السابق تفاعلات Rhizosphere و Mycorrhizosphere مع المعادن الثقيلة في التربة.
تفرز الخيوط الفطرية خارج جذر النبات العديد من الأحماض العضوية التي تؤثر على الصخور والمعادن في التربة. و من ثم يتم عزل واستخراج المعادن الثقيلة بواسطة فطريات الميكوريزا الداخليه. يمكن تبادل العناصر الغذائية والمعادن بين الفطر والنبات المضيف عبر أطراف و زوائد فطريات الميكوريزا الداخليه داخل خلية الجذر.
مقال
الميكوريزا: الطريق إالى التنميه المستدامه
إعداد
دكتور/ تامر مصطفى عبد العزيز إمام
دكتور باحث ميكروبيولوجيا الأراضى – مركز بحوث الصحراء.
اقرأ أيضا
زراعات الصوب.. أيهما أفضل التسميد “المُنفرد” أم “المُركب”؟
التحجيم في البطاطس الشتوية .. مستشار وزير الزراعة يقدم 5 نصائح هامة
لا يفوتك
أهم مشاكل المحاصيل الشتوية وطرق التغلب عليه
