Systemic protection of rice against African rice gall midge (Orseolia oryzivora) through seed coat treatment with selected botanical extracts

في الحقول الرطبة والمشبعة بالمياه في غرب أفريقيا، يواجه مزارعو الأرز عدوًا صامتًا ولكنه مدمر: ذبابة أرز أفريقيا. تضع هذه الذبابة الصغيرة بيضها على أوراق الأرز، وعندما تفقس اليرقات، تزحف إلى مركز النبات لتتغذى. هناك، تحفز الأرز على نمو أنبوب مجوف غريب حولها، يُعرف باسم "النمو الفضي". داخل هذه القشرة الواقية، تتغذى اليرقات دون إزعاج، مما يدمر قدرة النبات على إنتاج الحبوب. ولأن الآفات تختبئ بفعالية شديدة داخل النبات، فإن رش المواد الكيميائية على الأوراق لا يجدي نفعًا؛ فالسم لا يصل أبدًا إلى اليرقات المختبئة. علاوة على ذلك، فإن الاستخدام المكثف لهذه المواد الكيميائية يضر بالبيئة وصحة الإنسان. لعقود من الزمن، بحث العلماء عن طريقة لحماية الأرز من الداخل إلى الخارج، آملين في إيجاد وسيلة تصل إلى الآفة حيث تعيش دون الأضرار الجانبية للمرشات التقليدية.

استكشف فريق من الباحثين في نيجيريا مؤخرًا حلاً متجذرًا في النباتات نفسها. فقد بحثوا فيما إذا كان نقع بذور الأرز في مستخلصات من الأعشاب والنباتات البرية الشائعة يمكن أن يحول نبات الأرز النامي إلى حصن ضد ذبابة الأرز. ركزت الدراسة على ثلاثة نباتات محددة: Ageratum conyzoides، وChromolaena odorata، وOcimum gratissimum. تُعرف هذه النباتات باحتوائها على مواد كيميائية طبيعية يمكنها طرد الحشرات أو قتلها. وتساءل الباحثون عما إذا كانت هذه المواد الكيميائية يمكن أن يمتصها بذرة الأرز، وتنتقل عبر النبات الصغير أثناء نموه، وتصل إلى الأطراف النامية الطرية حيث تهاجم يرقات الذبابة. إذا نجح الأمر، فهذا يعني أن بإمكان المزارع معالجة البذرة مرة واحدة، وسيحمل النبات نظام دفاعه الخاص منذ لحظة إنباته.

لاختبار ذلك، عمل العلماء في بيئة خاضعة للرقابة في المعهد الدولي للزراعة الاستوائية في إبادان. اختاروا نوعين من بذور الأرز: أحدهما نوع معروف بمقاومته المتوسطة للذبابة، والآخر شديد الحساسية لها. قاموا بتحضير مستخلصات من النباتات الثلاثة باستخدام مذيبات محددة لاستخراج المواد الكيميائية النشطة. ثم نقعوا بذور الأرز في هذه المستخلصات السائلة بتركيزات مختلفة، تتراوح من المخففة جدًا إلى المركزة تمامًا. وبعد ترك البذور لمدة يوم كامل، زرعوها في أصص ورفعوها في بيت زجاجي محمي. وبمجرد استقرار الشتلات، أدخل الباحثون ذبابًا بالغًا في الأقفاص للسماح له بوضع البيض وبدء إصابة، محاكيين ما يحدث في الحقل الحقيقي.

أظهرت النتائج أن البذور امتصت بالفعل مستخلصات النباتات ونقلت الحماية إلى النبات النامي. وعندما فحص الباحثون نباتات الأرز بعد أسابيع، وجدوا أن البذور المعالجة قللت بشكل كبير من عدد النموات المتضررة. كانت المعالجة الأكثر فعالية هي مستخلص نبات Ageratum conyzoides. فعندما نُقع نوع الأرز المقاوم متوسطًا في محلول بنسبة عشرين بالمائة من هذا المستخلص، لم يعانِ من أي إصابة؛ إذ لم يتضرر نصل واحد. ومن المثير للدهشة أن هذا المستخلص نفسه، حتى عند تركيز أقل بنسبة عشرة بالمائة، وفر حماية كاملة لنوع الأرز المقاوم. أما بالنسبة للنوع الأكثر عرضة للإصابة، فقد كان محلول العشرين بالمائة من المستخلص نفسه هو العلاج الوحيد الذي حقق حماية كاملة. كما نجحت المستخلصات النباتية الأخرى أيضًا، لكنها تطلبت تركيزات أعلى لتكون فعالة تمامًا، ولم توقف الإصابة تمامًا في نوع الأرز الضعيف عند أي من المستويات التي تم اختبارها.

وبعيدًا عن مجرد إيقاف الآفات، ساعدت المعالجة نباتات الأرز على النمو بشكل أفضل. قام الباحثون بقياس طول النباتات، وعدد السيقان التي أنتجتها، ووزن حبوبها. وتبين أن نباتات الأرز التي حصلت على أقوى حماية من المستخلصات النباتية نمت بشكل أطول، وأنتجت سيقانًا أكثر، وحصولًا أكبر على الحبوب مقارنة بتلك التي تلقت حماية قليلة أو لم تتلقَ أي حماية. وقد تفوق نوع الأرز المقاوم متوسطًا باستمرار على النوع الضعيف في جميع القياسات، مما يشير إلى أن الجمع بين نوع نباتي قوي طبيعيًا ومعالجة بذور نباتية يخلق دفاعًا تآزريًا قويًا. وتخلص الدراسة إلى أن نقع البذور في هذه المستخلصات النباتية المحددة يعد وسيلة قابلة للتطبيق وصديقة للبيئة لحماية الأرز من ذبابة الأرز، مما يوفر بديلًا واعدًا للمواد الكيميائية القاسية التي فشلت طويًا في الوصول إلى اليرقات المختبئة.