طرق استحثاث مقاومة النبات الداخلية plants induced resistance

المقدمة
لايخفى عليكم أهمية الأمراض النباتية وتسببها بحدوث خسائر كبيرة قد تؤدي الى المجاعة أو الحروب أو تدني نسبة تطور المجتمعات وسوف نتطرق إلى المفهوم الحديث لمقاومة الأمراض النباتية والذي سينضوي تحت طرق استحثاث مقاومة النبات الداخلية plants induced resistance والتي تشمل المحاور التالية :
Plants induced resistance أولا: استحثاث مقاومة النباتات
ظهر مفهوم تحفيز مقاومة النبات ضد مسببات الأمراض النباتية حديثا ً واستخدمت عدة مصطلحات لوصف هذه منها المقاومة المكتسبة Acquired resistanceوالمقاومة المستحثةinduced resistance والتمنيع immunization .
وعرفت المقاومة المستحثة بأنها عملية حث أو تحفيز induction النباتات على تفعيل دور الدفاعات الفيزيائية والكيميائية الموجودة طبيعيا ً في النباتات ضد مسببات أمراض النبات باستخدام العوامل المحفزة inducer factors وقسمت الأخيرة إلى عوامل محفزة حياتية Bio- inducer factors تتمثل بمجاميع بكتريا الجذور المحفزة لنمو النبات plants growth prompting rhizobaction وعوامل محفزة طبيعية Natural inducer factors التي تتمثل في بعض المستخلصات النباتية والنواتج الايضية والمركبات الثانوية secondary comp وعوامل محفزة كيمياوية chemical – inducer factors كأمثال العناصر الثقيلة كالحديد والكوبلت والعناصر المغذية للنباتات كالبوتاسيوم والفسفور والبورون ، وقسمت المقاومة المستحثة الى عدة أنواع أهمها المقاومة الموضعية localized resistance والمقاومة الجهازية systemic resistance .
وتتمثل طرق استحثاث المقاومة بالاساليب التالية:
أ) تحفيز المقاومة النباتية باستخدام العوامل الحياتية
عدت مجاميع البكتريا المحفزة لنمو النبات من أهم العوامل الحياتية المحفزة لمقاومة الأمراض النباتية وتفوقت في ذلك البكتريا psedmonas fluorescens بعزليتها pf – 5 و CHAO كما شاع استخدام البكتريا Azosprilum irakenas كمحفز بكتيري ثانوي للمقاومة الجهازية .
وضعت عدة نظريات لتفسير تحفير نمو ومقاومة النبات بواسطة هذه العوامل وكان من أكثرها إفراز المضادات الحياتية وإنتاج مركبات منافسة لعناصر كيميائية يحتاجها الممرض في تطوره وإنتاج منظمات النمو النباتية فضلا عن تحرير عمل الجينات المشغلةs operator gene عن طريق فك ربطها بجزيئية بروتين الكابح repressor
تطرق العديد من الباحثين الى إمكانية حث نباتات الخيار والطماطة على مقاومة فايرس موزئيك الخيار (cmv ) cucumber mosaic virus
وفايرس تبرقش الطماطةtomato mottle vi rus باستخدام عدة عزلت من البكتريا p.fluorescence و p . putida وserratia m arcesens و flavomonas oryzihabitans وBacllus pumilis كما استخدمت بعده هيئات منها المعلقات أو المساحيق البكترية سواء بالرش على الأوراق أو معاملة التربة أو تحفير البذور وتم اعتماد عدة مؤشرات لقياس مدى التحفير الحاصل في النبات ضد الفايريس اعلاه منها مقياس الأعراض symptomatic scale وقيم اختبار اليزا Elisa value وارتفاع النبات والحاصل والمساحة تحت منحنى تطور المرض audpc area under tne disease progress وغيرها
ومن الامثلة على ذالك:
ممكن حث نبات القطن على إنتاج الفايتو الكسينات ضد الفطرsolani Rhizoctoniaباستخدام البكتريا p. fluorescence
استخدم الفهد المعاملة التكاملية بمسحوق الحبة السوداء ومعلق سلالة البكتريا p. fluorescence ومسحوق كاربونات الكالسيوم في تحجيم ضرر فايرس تجعد واصفرار أوراق الطماطة tomato yellow leaf curl virus أذ أدت إلى خفض نسبة الإصابة بالفايرس إلى 9،8% وزيادة المساحة الورقية وكمية الكلوروفيل a و b والحاصل بنسبة 30،9 سم2 . و 1.240 ملغم / 100غم و 0.910ملغم / 100غم و 10.07 كغم / نبات على التوالي مقارنة بمعاملة الشاهد 48% و 17سم 2 و 0.795 ملغم / 100غم و 0.445 ملغم / 100غم و 4.16 كغم / نبات على التوالي وأكد الباحث هذه النتائج التي أشارت الى تحفيز المقاومة باعتماد معامل التحرك RFللنباتات الملقحة بالبكتريا حيث أعطت معامل تحرك 0.575 مما يشير الى وجود وتكوين مركبات جديدة في النباتات نتيجة التحفيز والتي قد يكون لها اثر فعال في تحجيم تطور وانتشار فايرس TYLCV .
أختبر أمكانية تحفيز مقاومة نباتات ضد فايرس التبرقش العادي للفلفلPepper mild mottle virus (PMMOV) باستخدام سلالة البكتريا Bacillus EXTN وأضحت الدراسة عدم ظهور أعراض على النباتات المعداة بفايرس pmmon والملقحة بالبكتريا أنفة الذكر وأكدت بظهور مركبات جديدة في النباتات الملقحة والتي يعزى إليها سبب توقف تطور المرض .
يؤدي التلقيح بأنواع وسلالات البكترياAzosprrillum sp الى تحفيز مقاومة النباتات بالأمراض وتحمل الاجهادات البيئية وزيادة المحتوى النتروجيني وارتفاع النبات فضلا ًَ عن زيادة تطور المجموع الخضري والجذري وينعكس ذلك ايجابيا ً على زيادة حاصل النبات الملقح وذلك من خلال الآليات المختلفة لهذه البكتريا والتي تتمثل بالإنتاج بعض المركبات الكيميائية التي تشمل منظمات النمو والمركبات المثبتة للنتروجين الجوي والمحللة للعناصر غير الذائبة في التربة والمضادة للمسببات المرضية والمحفزة للمقاومة والنمو .
وجد أن تلقيح نباتات الحنطة بسلالتين من البكتريا A .brasilenseالمعزولة من جذور الحنطة أدى الى زيادة تكوين الأحماض الامينية والنتروجين الكلي وفي مرحلة الازدهار بنسبة 51% و 89% لسلالتين 107 sp على التوالي وفي دراسة دلت النتائج على أن تلقيح نباتات الحنطة والشعير والدخن بأنواع البكتريا يؤدي الى زيادة استطالة الجذور والمساحة السطحية لها عند استخدام كثافة بكتيرية بمقدار 103 - 106 وتم / ملم ( CPU).
عزلت مركبات غير معروفة التركيب تنتجها البكتريا. اراكينيز ذات تأثير تحفيزي مضاعف من تأثير أندول حامض الخليك IAA في زيادة طول ومساحة ووزن جذور نباتات الحنطة ونمو مجموعها الخضري .
طبق استخدام لقاح البكتريا اراكينيز كمحفز للمقاومة وسماد حياتي في مصر منذ عام 1990 حيث أدت معاملة نباتات الذرة الصفراء الى زيادة تحمل الأمراض المختلفة وزيادة الإنتاج وأعزي ذلك كنتيجة الى إفراز البكتريا لمنشطات النمو ومحفزات المقاومة .
ب) تحفيز المقاومة النباتية باستخدام العوامل الطبيعية
استغلت بعض المواد الطبيعية في تحفيز المقاومة ضد أمراض النبات – حيث تتواجد العديد من المركبات المستخرجة من النباتات والأعشاب البحرية والتربة وخصوصا ً العناصر الثقيلة ويفسر هذا التأثير في المحاور التالية :
1- خفض القدرة المرضية للمسبب المرضي .
2- تسهيل عملية هروب النبات من المرض .
3- زيادة تحمل النبات للمرض من خلال تعويض النبات عن الضرر الذي يسببه المرض .
4- تعزيز المقاومة الفسيولوجية للنبات . وأن قسما ً من هذه العوامل تدخل ضمن التأثير في مقاومة العائل .
نتج عن هذه التداخلات عن ظهور مواد كيميائية في النباتات المقامة للأمراض الفايرسية وقد شخصت هذه المواد على أنها مواد بروتينية أو فينولية ، وعرفت فيما بعد هذه المجاميع والمركبات الأخرى المؤثرة في الآفات المختلفة بالمركبات النباتية الثانوية secondary plant substances أو المنتجات الطبيعية النباتية ( plant natural products ) .
لاحظ Apablaza و bernier أن المركبات الثانوية لنباتات الداتورا والفلفل والجيرانيوم تأثيرا ً تحفيزيا ً لمقاومة الإصابة بفايرس TMV ولاحظ أنها مركبات ذات أوزان جزيئية مختلفة ولها تأثير مضاد للفايرس . وقد شخصت هذه المركبات على انها مثبطات داخلية ذات أوزان جزيئية واطئة تتراوح بين 10000- 38000 دلتون ثم عرفت بأنها بروتينات داخلية مضادة للفايرس (EAVP) Endogenous Antiviral proteins وأن من أهم تأثيراتها التجميع وتثبيط بداية الإصابة بالفايرس وتثبيط الرايبوسومات فضلا ً عن استحثاث المقاومة الجهازية ISR كما توصل الباحثون الى عزل المركب البروتيني المثبط لفايرس TMV من النباتات المقاومة capsicum frutescens و chenopodiaum حيث حفزت المثبطات البروتينية الداخلية لهذه النباتات المقاومة الجهازية من السطح السفلي للأوراق إلى السطح العلوي عند رشها على نباتات التبغ الحساسة لفايرس TMV .
أدت المعاملة بالمركبات الثانوية لنبات الرغيلة Chenopodium الى استحثاث المقاومة الجهازية لنباتات الطماطة ضد فايرس موزبيك TOMV وذلك بعد 2- 4 يوم من تعريض النباتات بالمستخلص .
ج ) تحفيز المقاومة النباتية باستخدام العوامل الكيميائية
استغلت بعض المواد الكيميائية في تحفيز المقاومة النباتية ضد العديد من مسببات أمراض النبات ، حيث يتحفز النبات الى تكوين مركبات جديدة لم تكن موجودة قبل المعاملة أو إن تركيزها غير ملحوظ ، وأن ميكانيكية أنتاج هذه المركبات تكون موروثة وذلك عن طريق تحفيز المواد المعاملة للجين الخامل في خلية العائل المس ؤول عن تكوين احد المركبات المؤثرة في المسبب المرضي .
أشارت بعض الدراسات إلى أمكانية استخدام منظمات النمو النباتية في مقاومة أمراض النبات بصورة عامة والناتجة عن الإصابات الفايرسية بصورة خاصة كما ثبت ذلك في تحجيم الأمراض الناتجة عن الفايرسات المسببة لأعراض الاصفرار والتقزم إذ تؤدي معاملة النباتات المصابة بفايرسات الاصفرار بمركبات من السايتوكانينات cytokinins والنباتات المصابة بفايرسات التقزم بمركبات من الجبريلينات gibberellins إلى إخفاء هذه الأعراض الظاهرية وزيادة الحاصل .
طرق دراسة و تحليل تحفيز المقاومة :
يمكن القيام بهذه العملية عن طريق : المعاملة قبل الإصابة أو المعاملة بعد الإصابة أو المعاملة قبل وبعد الإصابة
تعتمد المعايير آلاتية كمؤشر لتحفيز المقاومة من خلال:
أولاً : قياس بعض صفات النمو
ثانيا ً : قياس بعض صفات الحاصل ومكوناته
ثالثا ً : شدة الإصابة
رابعا ً : الكشف عن تكون مركبات جديدة مضادة للفايرس في النباتات المعاملة .
كشف عن المركبات المتكونة نتيجة تحفيز المقاومة في النباتات المعادلة بعوامل استحثاث المقاومة بإتباع طريقة Keen مع إجراء بعض التحويرات الطفيفة عليها وأجريت العملية في مرحلة التزهير وحسب الآتية :
أولا ً: استخلاص وتنقية المركبات المستحثة
ثانيا ً: الكشف عن المركبات المستحثة
استخدمت تقانة صفائح الكروموتوكرافي الرقيقية (TLC) Thinlayer chromatography المجهزة من شركة fluka الألمانية وبقياس 20 * 20سم
ثالثا ً : تحديد نوعية المركبات المستحثة
استخدمت كواشف الرش Spray reagent كأساس لتكوين المشتقات ملونة تظهر المجموعة الكيميائية التي يعود إليها المركب المستحث وروعي أن تكون ظروف التفاعل منسجمة مع الطور الساكن للاختبار (TLC) لضمان أدق النتائج .
وترش الكواشف كل على إنفراد على صفائح الفصل باستخدام مرشة صغيرة سعة 25مل ، وتترك الصفائح لمدة 15 دقيقة وعلى درجة حرارة المختبر ثم ناخذ النتائج .
رابعا : إزالة المركبات المستحثة والمادة الممدصة من على الصفائح (removal)
تقشط مناطق المركبات المستحثة من على الصفائح بواسطة سكينة الصيدلي spatula بطرفها المستندق ووضع المسحوق في قطع صغيرة من السيلوفان .
خامسا ً : إزاحة المركبات المستحثة من المادة الممدصة Elution
ثم ينقل المسحوق المادة الممدصة والمركبات المستحثة إلى أنابيب اختبار وأضيف مذيب الكلوروفوم مع مراعاة الرج الهادئ المستمر ، ثم أخضع المحلول إلى عملية أنتباذ على سرعة 2000 دورة / د لمدة 15 دقيقة ثم أخذ الطافي وحفظ لحين الاستخدام في قناني زجاجية صغيرة وتحت درجة حرارة المختبر .

خامسا ً أ) اختبار تأثير المركبات المستحثة في فايرس BYDV
مثال:ً رشت النباتات حتى البلل التام بواسطة بخاخ صغير سعة 10سم بالمواد المستحثة المستخلصة المنتجة . أعيدت النباتات التي تركت سليمة بالفايرس بعد 24 ساعة من الرش . مع مراعاة رش معاملة السيطرة بالمذيب نفسه المستخدم في إزاحة المركبات المستحثة مع 1% بارافين سائل وقليل مسحوق الغسيل . حفظت النباتات في البيت الزجاجي لمتابعة ظهور الأعراض وتسجيل شدتها حسب نظام مقياس تطورالاعراض .


بعض النتائج المستحصلة من البحوث العلمية
أشارت نتائج استخدام عوامل تحفيز المقاومة ضد فيروس BYDAإلى حدوث زيادة النمو المدروسة لأصناف الحنطة والشعير المصابة بفايرس ولجميع مراحل إضافة المعاملات وتوزعت نسب تأثير بين المعاملات كالآتي :
أ‌- ارتفاع النباتات : تفوقت المعاملة بالبكتريا Azospirillum irakense .
ب‌- كمية الكلوروفيل: تفوقت المعاملة بالبكتريا p . fluorescens .
ت‌- وزن 1000 حبة : تفوقت المعاملة بالبكتريا p . fluorescens .
ث‌- درجة مقياس المرض:تفوقت المعاملة بالبكترياp.fluorescensً .
ج‌- تستجيب أصناف محصولي الحنطة والشعير لعوامل استحثاث المقاومة بآليتين , آلية تحفيز تكوين مركبات جديدة دا خل النباتات كجزء من تحفيز المقاومة الجهازية ISR وهذا ما كشفت عنه نتائج التحليل الكيمائي , وآلية زيادة بعض مؤشرات النمو واختزال درجات مقياس المرض والتي ظهرت من خلال تحسين انتاجية ونوعية حاصل الحبوب من الحنطة والشعير.