البكتيريا النافعة في جذور الأرز يمكنها تعويض غياب الأمونياك وإنتاج محاصيل مستدامة بدون سماد كيميائي

رغم كون الأرز غذاء أساسيًا لأكثر من نصف سكان العالم، تظل زراعته تتطلب موارد كبيرة، بما في ذلك كميات هائلة من الماء والأسمدة الكيميائية. ومع ازدياد القلق البيئي بشأن الأمن الغذائي العالمي والتغير المناخي، هناك اهتمام متزايد بإيجاد طرق أكثر استدامة لزراعة هذا المحصول الأساسي. في دراسة نُشرت في مجلة Plant and Cell Physiology، استكشف باحثون من معهد نارا للعلوم والتكنولوجيا (NAIST) كيفية دعم البكتيريا الجذرية الطبيعية في الأرز لنمو النبات، مما قد يقلل من الحاجة إلى الأسمدة الصناعية. قام الباحثون بدراستهم على نوع الأرز الياباني (Oryza sativa ssp. japonica) المزروع في حقل تجريبي أنتج محاصيل أرز صحية لأكثر من 70 عامًا دون إضافة أسمدة أو مبيدات حشرية. قارنوا جُذور الأرز من هذا الحقل مع تلك من حقل قريب يتم تسميده بالطرق التقليدية. استخدم فريق البحث تقنية تسلسل الجين 16S rRNA لتحليل الحمض النووي البكتيري في جُذور ثلاثة أنواع يابانية من الأرز (Nipponbare، Hinohikari، Kinmaze)، جامعين العينات كل أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع خلال موسم النمو، لمدة تتراوح بين سنة واحدة وأربع سنوات. كشف تحليلهم أن تنوع البكتيريا في جُذور الأرز زاد مع نضج النباتات. في التربة الغنية بالمحاصيل التي لم يتم تسميتها، كانت جُذور الأرز غنية بالبكتيريا ثابتة النيتروجين، والتي تتمكن من تحويل النيتروجين الجوي إلى شكل يمكن للنبات استخدامه، مما يعوض غياب الأسمدة. بالإضافة إلى ذلك، كانت البكتيريا اللاهوائية هي الأكثر سيطرة خلال المرحلة النباتية الأولى، بينما أصبحت البكتيريا الهوائية والبكتيريا الدقيقة الهوائية أكثر شيوعًا خلال مراحل الإنتاج والنضج، مما يعكس ممارسة زراعة الأرز التقليدية التي تتضمن تصريف المياه أثناء انتقال النبات من مرحلة إلى أخرى. هذه النتائج توفر رؤى قيمة حول كيفية تشكيل وتجمع البكتيريا المفيدة ووظائفها في جُذور الأرز المزروع في التربة الفقيرة بالعناصر الغذائية. يمكن استخدام هذه البكتيريا المفيدة واستخلاصها لإنتاج خلطات ميكروبية مخصصة تدعم الزراعة المستدامة للأرز. وفي تعليق على الفرص التي تفتحها هذه الدراسة، يقول الدكتور يوكي سايتشو: "نظرًا إلى المستقبل، قد يؤدي عزل هذه البكتيريا واستخدامها في خلطات ميكروبية مخصصة إلى توطيد الزراعة المستدامة للأرز." قاد الفريق البحثي البروفيسور يوكي سايتشو وشمل أيضًا آساهي أداتشي وجون جيسوس دومينغيز وماساكو فوجي ويونيار ديفي أوتامي وسومي ري كريتا وشونسوك إيماي وناواغي أو노 وشيجيهيكو كانايا من NAIST، وتاكيهارو كاميya وتورو فوجيWARA من جامعة طوكيو، وتاكومي مURAKAMI ويوشيHIكو هونغوH من معهد طوكيو للتكنولوجيا، ورينا شينجو من جامعة ناغويا، وكواو ميناميساوا من جامعة توهيوكو، اليابان.