عزل البكتيريا المثبتة للآزوت الجوي من نبات الحمص وتوصيفها بيوكيميائيا وجزيئيا لتقييم كفاءتها في تحسين نمو وإنتاجية الحمص والقمح في السويداء

Abstract

الأزوت هو أحد العناصر الغذائية الأساسية للنبات وعامل رئيسي يحد من إنتاجية المحاصيل. تعتبر البقوليات قادرة على التعايش مع بكتيريا التربة المثبتة للأزوت الجوي والتي تسمى مجتمعة الريزوبيا، والحمص (Cicer arietinum L) هو واحد من أهم المحاصيل الرئيسية في منطقة المتوسط، وخاصة في سورية. كانت أهداف هذه الدراسة هي عزل وتوصيف الريزوبيا المثبتة للأزوت من العقد الجذرية في جذور الحمص باستخدام المنهجيات الكيميا حيوية والجزيئية، وتقييم كفاءتها في نمو وانتاجية محصول الحمص ومحصول القمح اللاحق خلال موسمي 2017 و 2018 م، ودراسة بعض فوائدها الأخرى، ولتحقيق هذه الأهداف أجريت عدة تجارب ميدانية ومخبرية على النحو التالي: في التجربة الأولى، تم جمع عينات نباتية من مواقع مختلفة بمحافظة السويداء، سورية. تم الحصول على 124 عزلة، وزراعة بذور الحمص الملقحة بهذه العزلات في أصص تحتوي وسط خالي من الأزوت، أظهرت النتائج أن 46 عزلة فقط شكلت عقداً جذرية، وأن غلة المادة الجافة في النباتات الملقحة كانت أعلى بكثير من الشاهد تم الحصول على أعلى إنتاجية من المادة الجافة النباتية (2.61) غ نبات) بعد التلقيح بالعزلة 10.2 أعطت العزلة (44.3.2 (160) عقدة لكل نبات، بينما أعطت العزلة 18.2.1 (21) عقدة جذرية فقط. علاوة على ذلك، أعطى التلقيح بالعزلة 110.2 أعلى قيمة المتوسط الوزن الجاف للعقد (0.44) غ نبات). كما تم الحصول على أقل قيمة لوزن العقد الجافة (0.03 غ نبات) في النباتات الملقحة بالعزلات 128.1.2 و 17.3.1 و 127.2.2. تم الحصول على معاملات ارتباط متوسطة بين عدد العقد والوزن الجاف للعقد الجذرية، وبين عدد العقد وإجمالي N أي كمية N2 المثبتة. ومع ذلك، تم العثور على ارتباط إيجابي وكبير (معنوي) بين أوزان العقد الجافة وكمية 2 المثبتة تم الحصول على فروق معنوية في إجمالي N أي كمية N2 المثبتة بين النباتات الملقحة وغير الملقحة بلغ محتوى الأزوت الكلي في الشاهد 10 مغ نبات"، بينما تراوحت القيم في النباتات الملقحة بين 11-55 مع نبات للعزلات 27.2.2 و 110.2 على التوالي أشارت الاختبارات البيوكيميائية إلى أن البكتيريا المعزولة تنتمي إلى عائلة Rizobia (على سبيل المثال، سالبة غرام وغير متبوغة وسالبة الأوكسيداز وموجبة الكاتلاز)، وقادرة على استخدام السكريات مثل الزيلوز المالتوز، الفركتوز الغالاكتوز، السكروز والمانيتول كمصدر للكربون أيضاً، تستقلب الغلوكوز ولا تستقلب اللاكتوز. تحلل بعض العزلات النشا والبعض الآخر تحلل الجيلاتين، من ناحية أخرى، أظهرت الاختبارات الجزيئية أنه من بين 26 عزلة مختارة بناء على تثبيت N2 والتوزع الجغرافي للعزلاتوالاختبارات البيوكيميائية كانت 23 عزلة تنتمى إلى جنس Mesorhizobium تم الوصول إلى 7 طرز وراثية متباينة بتطبيق تقانات البصمة الوراثية rep-PCR وتحليل النتائج ورسم شجرة القرابة الوراثية. أجريت في التجربة الثانية دراسة حقلية لتقييم أثر التلقيح بعزلات بكتيرية مختارة بناء على ما سبق) وإضافة الأسمدة الأزوتية (0) و 20 كغ . هكتار ) على نمو وإنتاجية نبات الحمص. تم اختبار عشر معاملات تلقيح بكتيري أي تم تلقيح نباتات بـ 8 عزلات بكتيريا كل على حدى، وتلقيح نباتات بمزيج من 8 عزلات ونباتات غير ملقحة (شاهد) سلبي). أظهرت النتائج تفوق المعاملات البكتيرية R1 و R4 و RS على المعاملات الأخرى من حيث الإنتاجية، وإنتاجية المادة الجافة، ووزن العقد الجافة، وارتفاع النبات، وعدد البذور. أعطت النباتات الملقحة بالمعاملة البكتيرية R1 أو R4 مع سماد أزوتي كيميائي 20 كغ . هكتار - أعلى إنتاجية، كما ازداد الوزن الجاف للعقد الجذرية في المعاملة RINI بمقدار 228.66% عند مقارنتها بمعاملة الشاهد غير الملقحة بشكل عام، يمكن الاستنتاج أن معاملتي التلقيح البكتيري R1 و R4 يمكن أن تكونا واعدتين في زيادة نمو وإنتاجية نباتات الحمص. تم في التجربة الثالثة، تقييم القدرة التنافسية لعزلات الريزوبيا (10.2) و (19.1) المختارة لكفاءتها في تثبيت N2 في الحمص تحت ظروف متحكم بها وفي الحفل تم الحصول على عزلين طافرتين (r10.2str و r19.1str في وسط نمو يحتوي على الستربتوميسين قبل الزراعة، تم تلقيح نباتات الحمص بالعزلات الطافرة المذكورة أعلاه بشكل منفصل. أوضحت النتائج أن البكتيريا المعزولة من العقد الجذرية في مرحلة الإزهار مقاومة للستريتوميسين تشير هذه النتائج إلى أن العزلات المختبرة قادرة على التنافس مع الكائنات الحية الدقيقة الأخرى في التربة (سلالات الريزوبيا الأصلية من حيث شغل العقد الجذرية. تمت في التجربة الرابعة دراسة تأثير الدورة الزراعية للمحاصيل الحمص، القمح) في نمو وإنتاجية نباتات القمح (صنف دوما (1) التي زرعت في القطع التجريبية التي كانت تزرع في السابق بالحمص مع أو بدون ترك البقايا النباتية. كانت الغلة الحبية واالغلة البيولوجية، ووزن 1000 حبة، ومؤشر الحصاد، ومتوسط أطوال النباتات والسنابل ووزن وعدد الحبوب في السنبلة أعلى بشكل معنوي في قطع الأراضي المزروعة سابقاً بالحمص الملقح والمسمد بالأزوت الكيميائي 20 كغ هكتار ) بوجود البقايا النباتية المعاملة (W2RINI) مقارنة بالشاهد.تم إجراء التجربة الخامسة في المختبر بهدف توضيح دور نواتج بكتريا الريزوبيا المعزولة سابقاً في إذابة كربونات الكلسيوم. أظهرت نتائج اختبار الهالة حول البكتيريا، عند زراعتها في وسط يحتوي على كربونات الكلسيوم (YMA) لمدة 48 ساعة هالة شفافة حول العزلات 10.2 و 131.1 و r12.1 و 19.1 و 139.1 و 124.1 بينما لم يتم العثور على هالة حول العزلات 44.2 و 33.3.1 تراوحمؤشر قابلية ذوبان كردونات الكلسيوم (1) بين 0.47 و 6.87. تم العثور على أعلى قيمة (6.87) في )0.47( SI العزلة (10.2) تلتها العزلة (131.1) بالقيمة (6.6) كان للعزلة (124.1) أدنى قيمة تراوحت الحموضة المعايرة في الطافي البكتيري، وهو مؤشر على قدرة نواتج البكتيريا على إذابة كربونات الكلسيوم، بين (0.05) و 1.55 غ. ل ) للعزلات 124.1 و 10.2 على التوالي. أعطت العزلة 110.2 أقل قيمة لكربونات الكلسيوم (0.72) غ.ل. توضح هذه النتائج إمكانية استعمال العزلة المختارة في تحسين التربة الكلسية عن طريق إذابة كربونات الكلسيوم، وبالتالي زيادة توافر العناصر الغذائية (مثل الفسفور). تم إجراء التجربة السادسة في المختبر بهدف تقييم الفاعلية التضادية لبكتريا الريزوبيا تجاه فطر Fusarium oxysporum و Fusarium solani أظهرت نتائج التضاد الحيوي بين الريزوبيا والفطريات المدروسة مخبرياً أن معدل التثبيط للفطريات المختبرة تباين باختلاف نوع الفطر وعزلة الريزوبيا حيث كان التأثير المثبط للعزلتين 10.2 و 19.1 أعلى ما يمكن على الوسط المغذي للفطر .F oxysporum إذ بلغت نسبة التثبيط 87.8% و 85.6% على التوالي، ومنخفضة على فطر F. solani (%36.3) و (35.5%)، كما أظهرت النتائج أن عزلات الريزوبيا لها تضادية عالية تجاه Fusarium solani مقارنة بالفطر Fusarium oxysporum القطر