Identification of Mancozeb-Tolerant and Phosphate-Solubilizing Fungal Bioagents for the Management of Fusarium Wilt of Chilli

في الصراع الهادئ بين المحاصيل والأعداء غير المرئيين الذين يعيشون في التربة، غالبًا ما يواجه المزارعون خيارًا صعبًا. فمن ناحية، هناك الرش الكيميائي، وهو أداة قوية يمكنها قتل الأمراض ولكنها تترك أيضًا بقايا في البيئة ويمكن أن يتوقف مفعولها في النهاية مع تعلم الآفات لمقاومتها. ومن ناحية أخرى، هناك العامل البيولوجي، وهو كائن حي دقيق يحارب الأمراض بشكل طبيعي، ولكنه غالبًا ما يكون هشًا للغاية بحيث لا يستطيع البقاء على قيد الحياة عند خلطه بتلك الرشاشات الكيميائية نفسها. لفترة طويلة، بدا هذان النهجان متعارضين، مما أجبر المزارعين على اختيار أحدهما دون الآخر. والهدف من الزراعة الحديثة هو إيجاد طريقة لاستخدامهما معًا، مما يخلق شراكة حيث يوفر الكيميائي الحماية للنبات في البونة، ثم يتولى العامل الحيوي المهمة لتوفير دفاع طويل الأمد. هذا التوازن بالغ الأهمية بشكل خاص لمحاصيل مثل الفلفل الحار، والتي تعد حيوية للأمن الغذائي والتجارة العالمية ولكنها تتعرض باستمرار لدمار بسبب مرض ينشأ في التربة ويسبب تعفن النبات من الجذور صعودًا.

في وادي كشمير في الهند، شرع الباحثون في حل هذه المعضلة المحددة لمزارعي الفلفل الحار. فقد ركزوا على مرض مدمر يُعرف باسم ذبول الفيوزاريوم، الناتج عن فطر يسمى Fusarium solani. يغزو هذا الممرض الجهاز الوعائي للنبات، مما يؤدي إلى سد مجرى الماء والمواد المغذية، وهو ما يسبب اصفرار الأوراق، وانحناءها، وفي النهاية موت النبات بأكمله. هذا المرض شديد لدرجة أنه يمكن أن يقضي على ما يصل إلى ثمانين بالمائة من المحصول. ولمكافحة ذلك، اعتمد المزارعون تقليديًا على مبيد فطري كيميائي يسمى مانكوزيب. ومع ذلك، فإن استخدام المواد الكيميائية وحدها ليس حلاً مثاليًا؛ إذ يمكن أن تضر بالتربة والبيئة، ويمكن للفطر أن يطور مقاومة لها في نهاية المطاف. أراد الباحثون العثين عن حليف حي، وهو فطر نافع يمكنه البقاء على قيد الحياة مع الرش الكيميائي، والاستمرار في حماية نباتات الفلفل. لقد احتاجوا إلى عامل حيوي قوي بما يكفي لتحمل المانكوزيب، وقوي بما يكفي لمحاربة المرض، ومفيد بما يكفي لتحسين نمو النبات.

بدأ الفريق بالبحث في التربة نفسها. أخذوا عينات من مواقع مختلفة عبر الوادي، بما في ذلك الغابات والأراضي الزراعية، وعالجوا قطعًا صغيرة من هذه التربة بتركيز عالٍ من المانكوزيب. كان هذا اختبارًا متعمدًا لمعرفة أي حياة مجهرية يمكنها البقاء في مثل هذه البيئة الكيميائية القاسية. ومن هذه القطع المعالجة، عزلوا مائة وأربعة سلالات فطرية مختلفة. ثم أخضعوا هذه السلالات لسلسة من الاختبارات الصارمة. أولاً، تحققوا من أي منها يمكنه النمو في وسط يحتوي على المبيد الفطري الكيميائي. واجهت معظم الفطريات صعوبة، لكن سلالتين محددتين برزتا. إحداهما، سميت WG-4، نمت بقطر خمسة وثلاثين مليمترًا على الغذاء المسموم، وأخرى، سميت SHO-13، نمت بقطر ثلاثة وثلاثين مليمترًا. كان هذان هما الأكثر صلابة، مما أثبت قدرتهما على التعايش مع المعالجة الكيميائية.

بعد ذلك، اختبر الباحثون هؤلاء الناجين ضد العدو. وضعوا الفطريات النافعة على طبق بجانب فطر Fusarium solani المسبب للمرض لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم وقف نموه. كانت النتائج مذهلة؛ حيث أوقفت السلالة WG-4 نمو فطر المرض بنسبة تقارب خمسة وثمانين بالمائة، بينما حققت السلالة SHO-13 مستوى مماثلًا من التثبيط. لكن الباحثين كانوا يبحثون عن أكثر من مجرد مقاتل؛ أرادوا مساعدًا. فقاموا باختبار ما إذا كانت هذه الفطريات يمكنها إذابة الفوسفات، وهو عنصر غذائي محبوس في التربة يحتاجه النبات للنمو ولكن لا يمكنه الوصول إليه بمفرده. أظهر كلا الأداءين العاليين قدرة قوية على فتح هذا العنصر الغذائي، مما حولهما إلى أسمدة حيوية محتملة بالإضافة إلى كونهما محاربين للأمراض.

لفهم ما وجدوه بالضبط، فحص الفريق أفضل السلالتين تحت المجهر وحللوا شفرتهما الجينية. تم تحديد السلالة WG-4 على أنها نوع من الـ Penicillium، وهو نوع من الفطريات المعروف بخصائصه المضادة للميكروبات. أما النجم في العرض، SHO-13، فقد تم تحديده على أنه Trichoderma virens. وهذا فطر نافع معروف بمهاجمة الفطريات الأخرى عن طريق الالتفاف حول خيوطها وإفراز إنزيمات تعمل على تفكيكها. لاحظ الباحثون هذا السلوك مباشرة، حيث رأوا الفطر النافع يلتف حول الفطر المسبب للمرض ويلتصق به، مما يؤدي فعليًا إلى التطفل عليه وقتل الغازي.

أُجري الاختبار النهائي في العالم الحقيقي، داخل أكياس بلاستيكية مليئة بالتربة وشتلات الفلفل الحار الصغيرة. أعد الباحثون تجربة بست مجموعات مختلفة. بعض الشتلات عولجت بالمبيد الفطري الكيميائي فقط، وبعضها بالفطريات النافعة فقط، وبعضها بكليهما، وبعضها لم يعالج بأي شيء على الإطلاق. أكدت النتائج أن الجمع بينهما كان هو الأفضل. أظهرت الشتلات التي عولجت بسلالة Trichoderma virens (SHO-13) مع مبيد المانكوزيب الفطري أفضل النتائج. في هذه المجموعة، أصيب خمسة ونصف بالمائة فقط من النباتات بمرض الذبول، وهو تحسن هائل مقارنة بمجموعة التحكم غير المعالجة، حيث مرض ثلاثة وثمانون بالمائة من النباتات.

امتدت الفوائد إلى ما هو أبعد من مجرد مكافحة المرض. فقد نمت النباتات التي عولجت بمزيج من الفطر النافع والكيميائي بشكل أطول، حيث بلغ متوسط طولها سبعة وستين سنتيمترًا، مقارنة بسبعة وخمسين سنتيمترًا للنباتات غير المعالجة. كما أنتجت ثمارًا أكثر، بمتوسط سبع ثمرات لكل نبات، وكانت الثمار أثقل وزنًا. وكان الوزن الإجمالي للثمار والكتلة الكلية للنبات أعلى بكثير في مجموعة المعالجة المشتركة مقارنة بأي مجموعة عولجت بالكيميائي وحده أو الفطر وحده. يشير هذا إلى أن الفطر النافع لم يكتفِ فقط بإيقاف المرض، بل ساعد النبات بنشاط على امتصاص العناصر الغذائية والنمو بقوة أكبر.

تخلص الدراسة إلى أن مفتاح إدارة هذا المرض المدمر يكمال في التكامل. فمن خلال اختيار سلالة محددة من Trichoderma virens مقاومة طبيعيًا للمبيد الفطري الكيميائي، يمكن للمزارعين استخدام كلا الأداتين في آن واحد. يوفر الكيميائي درعًا فوريًا ضد العدوى الأولية، بينما يستقر الفطر الحي في التربة، مستمرًا في محاربة المرض وتغذية النبات بعد فترة طويلة من تلاشي تأثير الكيميائي. يقدم هذا النهج مسارًا نحو الزراعة المستدامة، مما يقلل من الحاجة إلى الاستخدام المكثف للمواد الكيميائية مع حماية المحصول وتحسين الإنتاجية. وقد حدد الباحثون التسلسل الجيني المحدد لهذه السلالة القوية وجعلوه متاحًا للمجتمع العلمي، مما يمهد الطريق لاستخدامها المحتمل كمنتج تجاري لحماية محاصيل الفلفل الحار ليس فقط في كشمير، بل ربما في مناطق أخرى تواجه تهديدات مماثلة ناتجة عن أمراض التربة.