ما هو Rhizobium
رايزوبيوم – Rhizobium – هي بكتيريا خاصة بالتربة، تعيش في علاقة تعاونية مع العقدات الجذرية الخاصة بالبقوليات مثل الفول والبازلاء وغيرها، حيث تتطلب بكتيريا الرايزوبيوم مضيفا نباتيا، وذلك بسبب أن دورة النيتروجين في الطبيعة تجعل من المستحيل تثبيته بطريقة مستقلة. فيكتوريا الرايزوبيوم تعد المصدر الحيوي، والبكتيريا المثبتة للنيتروجين في التربة الزراعية.
تُعَدّ بكتيريا الرايزوبيوم سمادًا حيويًا؛ حيث يتكون السماد الحيوي من مواد تحتوي على كائنات دقيقة تعمل على زيادة العناصر الغذائية في التربة الزراعية، وتشجع نمو النباتات، وهذا ما تفعله بكتيريا الرايزوبيوم، حيث تمد التربة الزراعية بالنيتروجين.
تصنف بكتيريا الرايزوبيوم حسب النباتات المرتبطة بها أو حسب معدل النمو، وهناك عدة أنواع مختلفة منها
- رايزوبيوم ليجومينوسارم
- رايزوبيوم لانتيس
- رايزوبيوم تريفولي
- رايزوبيوم ألمي
- رايزوبيوم جابونونيكوم
- رايزوبيوم فاشولي
- رايزوبيوم سمايلاسينا
خصائص بكتيريا الرايزوبيوم
تتميز كل شيء بخصائص محددة تميزه عن الآخرين، وكذلك البكتيريا، ومن خصائص بكتيريا الرايزوبيوم:
- تتبوأ الرايزوبيوم شكل قضبان ممدودة، مع العديد من الأسواط على نهاياتها القطبية، مما يسمح لها بالحركة.
- لا تنتج هذه البكتيريا أي جراثيم خلال دورة حياتها، وتُصنّف كبكتيريا سالبة الغرام.
- تُعَدُّ بكتيريا الرايزوبيوم مُخلوقات هواية، حيث تحتاج إلى الأكسجين لأجلالتنفس.
- تحتوي بعض سلالات الرايزوبيوم على حبيبات.
- يحتوي بعض البكتيريا على حبيبات وهناك سلالات مختلفة منها
- يمكن لهذه النبتة تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 38 درجة مئوية، ولكنها تنمو بشكل جيد في درجات حرارة تتراوح بين 20 إلى 28 درجة مئوية.
- تستخدم بكتيريا الرايزوبيوم الكربوهيدرات كمصدر غذائي لنموها، بالإضافة إلى استخدامها للنيتريت، والنترات، والأحماض الأمينية، وأملاح الأمونيوم، وغيرها من المكونات.
كيفية العدوى بالرايزوبيوم
تتميز جذور البقوليات بأنها الموطن الأصلي لبكتيريا الرايزوبيوم، ومع ذلك، يمكن العثور على بعض أنواع بكتيريا الرايزوبيوم في التربة بشكل عام. يرجع ذلك إلى أن النباتات البقولية تفرز العديد من المركبات الكيميائية مثل الفلافانويد والأحماض ثنائية الكربوكسيل، والتي تعمل على جذب بعض أنواع الرايزوبيوم.
ويعتبر الفلافانويد من أكثر ما يعمل على جذب البكتيريا بسبب سهولة امتصاصها عن طريق أغشية الكائنات الحية ، ما يجعلها تتجه بنشاط إلى جذور البقوليات وتلتصق بها ، كما تعمل على تنشيط الجينات التي تشارك في عملية إنتاج عوامل Nod استعدادًا للعلاقة التكافلية بين البكتيريا والبقوليات.
ثم تقوم عوامل الإيماءات في النباتات البقولية يتفرع شعر الجذر ، وتحلل الماء لجدار الخلية ، وتشوهه ، وبعد ذلك يصبح من السهل على البكتيريا الدخول الى خلايا شعر جذر النبات من أجل التكافل ، فعند اختراق البكتيريا للخلية يتم إنتاج مادة حافظة للجدار وأيضا البكتيريا ، ما يجعل من السهل على البكتيريا التعمق في شعر الجذر.
عند إصابة البكتيريا لخلايا جذر النباتات، يمكن أن يحدث التكافل بينها وبين البكتيريا ويؤدي ذلك إلى إنتاج العقيدات التالية
العقيدات المحددة هي عقيدات كروية الشكل تحتوي على عدسات كبيرة، وتتشكل هذه العقيدات عند بدء نمو طرف شعيرات الجذر ولكنها تفتقر إلى النسيج الانشائي المستمر، وتوجد في البقوليات مثل فول الصويا.
العقيدات غير المحددة هي عقيدات ذات شكل اسطواني وتتفرع بشكل كبير وتنمو قبل نمو طرف شعيرات الجذر، وتوجد في النباتات البقولية مثل البازلاء والبرسيم.
أهمية بكتيريا الرايزوبيوم
لم يخلق الله تعالى شيئًا عبثًا، بل كل شيء له فائدته للإنسان. وعلى الرغم من وجود بعض البكتيريا الضارة، إلا أن هناك أيضًا بكتيريا مفيدة، وكما ذُكِرَ، فإن الرايزوبيوم يعد عامللنيتروجين في التربة الزراعية، وهو يعود لأهمية بكتيريا الرايزوبيوم.
يؤدي تثبيت النيتروجين إلى زيادة إنتاجية التربة الزراعية وخصوبتها، حيث تقوم البكتيريا والبرق بتحويل النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات، وينبغي مراعاة العوامل التي تؤثر على أنظمة تثبيت النيتروجين مثل الأسمدة والأملاح ونقص المغذيات وجفاف التربة والأفلام التي تؤثر عليها.
دور الرايزوبيوم في عملية تثبيت النيتروجين
عملية تثبيت النيتروجين هي عملية حيوية في دورة النيتروجين، حيث يتم تحويل النيتروجين الجوي إلى الأمونيا عن طريق الظواهر الطبيعية مثل البرق، وبواسطة بعض الأنواع من بكتيريا الرايزوبيوم والأزوتوباكتر وغيرها.
بكتيريا الرايزوبيوم تعتبر بكتيريا بداية النوى، ودورها الرئيسي هو تحويل النيتروجين المتواجد في الغلاف الجوي إلى شكل يمكن استخدامه بفاعلية، وذلك من خلال عملية النيتروجين.
تتواجد بكتيريا الرايزوبيوم عادة في التربة الزراعية، وتصيب جذور البقوليات وتنتج عقيدات، وهذا يساعد على تثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي، وبدوره يساعد هذا النيتروجين في نمو النباتات وتطورها. عندما تموت النباتات البقولية، تنهار العقيدات التي تكونت من الرايزوبيوم، وتتحرر بكتيريا الرايزوبيوم إلى الخلية، وهذا يمكن أن يؤدي إلى إصابة المضيف بالعدوى.
تحتاج العقيدات إلى بعض السلالات المحددة من بكتيريا الرايزوبيوم لتنفيذ عملية تلقيح النباتات البقولية، وهذا يؤدي إلى زيادة إنتاج المحاصيل.
أثناء عملية تثبيت النيتروجين، تتوقف أنزيمات النيتروجين عن العمل تمامًا بفعل غاز الأكسجين. ومن أجل قياس نشاط النيتروجين، يتم استخدام مقاييس اختزال الأسيتيلين، وفي وقت حصاد النباتات، يتم إزالة كمية كبيرة من النيتروجين وتتبقى كمية قليلة.
بكتيريا الرايزوبيوم الممرضة
يمكن أن تكون بعض أنواع الرايزوبيوم ضارة ومسببة للأمراض، في حين أن البعض الآخر لا يكون كذلك، ومن بين الأنواع الضارة للرايزوبيوم ما يلي:
بكتيريا الرايزوبيوم الرايزوجينس – Rhizobium rhizogenes
Agrobacterium rhizogenes هي بكتيريا من فصيلة الرايزوبيوم الممرضة، وتسبب في تكوين الجذور المعدية في النباتات ذات الفلقتين، ويُعرف عنها رسميًا بالرمز (25050).
بكتيريا الرايزوبيوم راديوباكتر – Rhizobium radiobacter
Agrobacterium tumefaciens، التي تعرف أيضا باسم رايزوبيوم الممرضة، هي نوع من البكتيريا التي تتسبب في مرض المرارة التاجية الذي يصيب النباتات.