خاصية تثبيت آزوت الهواء الجوي في البقوليات
المؤلف:
أ.د. احمد عبد المنعم حسن
المصدر:
انتاج الخضر الثانوية وغير التقليدية (الجزء الثاني)
الجزء والصفحة:
ج2 ص 37-40
2025-08-28
243
خاصية تثبيت آزوت الهواء الجوي في البقوليات
يثبت آزوت الهواء الجوي في جذور البقوليات بواسطة بكتيريا العقد الجذرية التابعة للجنس Rhizobium ، والتي يوجد منها نحو 18 نوعًا متخصصا على المحاصيل البقولية المختلفة، وبعضها يتعايش مع أكثر من محصول بقولي واحد. ويبين الجدول التالي التخصص الفسيولوجي لبعض أنواع البكتيريا.
عندما تلامس بكتيريا العقد الجذرية جذر نبات بقولي .. فإن بعض البكتيريا يخترق الشعيرات الجذرية، مكونة خيط إصابة infection thread يتجه نحو قاعدة الشعيرة الجذرية، حتى يصل إلى البشرة الداخلية والطبقة المحيطية (البير يسيكيل)، حيث تبدأ خلايا هذه المنطقة في الانقسام النشط كرد فعل من جانب النبات، فيتكون نمو متدرن، أو ما يسمى بالعقدة nodule وعليه .. فإن العقدة ما هي إلا كتلة من أنسجة الجذر تعيش فيها البكتيريا. ومن المعروف أن هذه البكتيريا قادرة على إنتاج منظم النمو إندول حامض الخليك (IAA) وربما يكون ذلك هو المحفز على انقسام خلايا الجذر لتكوين العقدة، لكن من المعروف أنه يوجد عديد من الأنواع البكتيرية الأخرى القادرة على إنتاج نفس منظم النمو، ولكنها لا تحدث عقدًا جذرية شبيهة بتلك التي تحدثها هذه البكتيريا.
وتبدأ أولى خطوات تكوين العقدة الجذرية سريعًا بعد إنبات البذور، ومع استمرار النمو السريع للجذور ، حيث تكون الظروف بالمنطقة المحيطة بالجذور (Rhizosphere) مناسبة لنمو هذه البكتيريا، فتخترق الشعيرات الجذرية وتتكاثر بسرعة نتيجة لتوفر الغذاء. ويتكون من هذه البكتيريا خيط العدوى الذي يحاط بإفرازات من السيليلوز والهيميسيليوز، يفرزها العائل. ولا تخرج البكتيريا من هذا الغشاء المحيط بها إلا بعد وصولها إلى الخلايا الداخلية بالقشرة، حيث تبدأ الخلايا في الانقسام والعقدة في الظهور وتتصل العقد بالحزم الوعائية للجذور، وينتقل إليها الغذاء وقد تحتوي العقدة الواحدة على ملايين البكتيريا.
جدول يبين : المحاصيل والأجناس النباتية التي يتخصص عليها بعض أنواع بكتيريا العقد الجذرية للبقوليات من النوع Rhizobium عن Yamaguchi 1983.
هذا.. وتحتوى خلايا العقد على ضعف العدد الطبيعي من الكروموسومات. وهذا التضاعف لا يحدث كرد فعل لدخول البكتيريا، ولكن البكتيريا ذاتها لا تكون قادرة على إحداث الانقسام النشط وتكوين العقد إلا إذا وصل خيط العدوى إلى خلية متضاعفة من خلايا الجذر.
يمكن عند فحص خلايا العقدة الجذرية ملاحظة وجود صبغة حمراء شبيهة – إلى حد كبير – بالهيموجلوبين الذي يوجد في خلايا الدم الحمراء ، ولهذا سميت باسم لجهيموجلوبين leghemoglobin ويبدو أنها ناتج من نواتج تفاعل الجذر البقولي مع البكتيريا، لأن أيًا منهما بمفردة لا يكون قادرًا على إنتاج هذه الصبغة. وتدل نتائج عديد من الدراسات على أن هذه الصبغة ذات علاقة أكيدة بتثبيت آزوت الهواء الجوي، لأن التثبيت لا يحدث إلا في العقد المحتوية على هذه الصبغة، كما أن المقدرة على تثبيت آزوت الهواء الجوي تتناسب طرديا مع تركيز الصبغة. ولا يعرف على وجه التحديد كيف تساعد الصبغة في عملية تثبيت آزوت الهواء الجوي، لكن ربما يكون ذلك من خلال توفيرها للأكسجين اللازم لهذه العملية، نظرًا لأنها ذات مقدرة عالية على اجتذاب الأكسجين، مما يؤدى إلى وصوله للبكتيريا في الجذور ، حتى ولو كان تركيزه منخفضاً في التربة.
وتدل نتائج الدراسات التي أجريت في هذا الشأن على أن تثبيت آزوت الهواء الجوي في النباتات البقولية يتم بواسطة جذور النباتات نفسها، لكن لأسباب مازالت مجهولة .. لا تستطيع النباتات القيام بهذه المهمة في غياب بكتيريا العقد الجذرية التي تتبع الجنس .Rhizobium والتوازن دقيق بين بكتيريا العقد الجذرية والعائل البقولى ، فلو انخفض مقدار المواد الكربوهيدراتية التي تصل هذه البكتيريا لتحولت إلى بكتيريا مرضية Pathogenic تستهلك نيتروجينا من النباتات، بدلا من تثبيته من الجو.
تبدأ العقد في مد النبات بالنيتروجين ابتداء من اليوم الخامس عشر، رغم أنه يمكن رؤيتها ابتداء من اليوم التاسع للإصابة بالبكتيريا. وربما لا تتجاوز الفترة النشطة من حياة العقدة أكثر من أربعة أسابيع، ولكن تكوّن العقد يستمر ربما حتى المراحل المتأخرة من نضج البذور. ويستفيد النبات من جزء من النيتروجين المثبت مباشرة عندما يكون التثبيت بسرعة أكبر من حاجة البكتيريا بالعقد أو قد يتسرب النيتروجين الزائد إلى التربة، ثم يمتصه النبات. وفى هذه الحالة .. يكون النيتروجين المتسرب في صورة بيتا آلانین Beta-Aalanine أو حامض أسباريتك aspartic acid . وقد يحصل النبات على النيتروجين بعد موت الخلايا البكتيرية في الجذور، أو أن البكتيريا تفرز مواد آزواتية ذائبة في سيتوبلازم خلايا الجذر. وطبيعي أن حرث النبات نفسه في التربة وتحلل العقد والنبات بما فيه من آزوت يعمل على توفير هذا العنصر للمحاصيل التالية في الزراعة (1976 Smartt ,1976 Cobley & Steele , 1975 Devlin) .
ويتأثر تثبيت آزوت الهواء الجوي في العقد الجذرية بكل من : الحديد، والكوبالت ، والموليبدنم، والكالسيوم. فالحديد يدخل في تركيب صبغة اللجهيموجلوبين، والكوبالت جزء أساسي من فيتامين B12، وهو مركب ربما يكون له دور في تكوين الصبغة ، والموليبدنم عبارة عن مرافق إنزيمي يعمل كمستقبل ومعط للإليكترونات أثناء اختزال النيتروجين إلى أمونيا أما الكالسيوم .. فيؤدي نقصه إلى نقص تثبيت آزوت الهواء الجوي، وربما يرجع ذلك إلى التأثير السلبى لنقص الكالسيوم على اختزال النيتروجين في العقدة.
الاكثر قراءة في مواضيع متنوعة عن البقوليات
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
