Cultivation-dependent transcriptomic reprogramming and insecticidal performance of Beauveria bassiana A1 from solid-state and submerged cultures
تُظهر هذه الدراسة أنه بينما يؤدي التخمير في الحالة الصلبة والتخمير المغمور إلى إعادة برمجة ترانسكريبتومية متميزة في فطر *Beauveria bassiana* A1، لا سيما فيما يتعلق بالأيض الثانوي وجينات التحلل خارج الخلية، فإن كلا طريقتي الاستزراع ينتجان في النهاية أبواغًا ذات فعالية مبيدة للحشرات مماثلة ضد *Plutella xylostella* عند التركيزات العالية، مما يدعم إمكانية استخدام التخمير المغمور كبديل قابل للتوسع لإنتاج المبيدات الحيوية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في عالم الزراعة، يواجه المزارعون عدوًا لا يرحم: حشرات تمضغ المحاصيل بسرعة تفوق قدرتها على الحصاد. ولمواجهة هذا العدو دون استخدام مواد كيميائية قاسية، يلجأ العلماء إلى مفترسات الطبيعة نفسها، وتحديدًا إلى فطر مجهري يُسمى "بوفيريا باسيانا" (Beauveria bassiana). يعمل هذا الفطر كسلاح بيولوجي، حيث يبحث عن الحشرات، ويهبط عليها، وينمو داخل أجسامها حتى تموت الحشرة. ثم ينفجر الفطر للخارج، مطلقًا ملايين الأبواغ الصغيرة للبحث عن ضحايا جدد. ولكي ينجح هذا في العالم الحقيقي، يحتاج المزارعون إلى كميات هائلة من هذه الأبواغ، مما يعني أنه يجب على العلماء زراعة الفطر في دفعات كبيرة.
هناك طريقتان رئيسيتان لزراعة هذه الجيوش الفطرية. الطريقة الأولى، المعروفة باسم التخمير في الحالة الصلبة، تشبه خبز الخبز في فرن دافئ ورطب؛ حيث ينمو الفطر على الحبوب الرطبة أو النفايات الزراعية، مكونًا طبقة جافة وهشة من الأبواغ التي تكون بطبيعتها قوية وجاهزة للالتصاق بالجلد الشمعي للحشرة. أما الطريقة الثانية، وهي التخمير المغمور، فهي تشبه تخمير الجعة؛ حيث ينمو الفطر في خزان ضخم من السائل، حيث يمكن للعلماء التحكم بدقة في درجة الحرارة، والأكسجين، والمغذيات. وبينما تعد الطريقة السائلة أسهل في التوسع والتشغيل الآلي، ظل هناك شك يساور البعض: هل تغيير بيئة نمو الفطر في الماء يغير من "شخصيته"؟ هل يجعل الأبواغ أقل فعالية في قتل الحشرات مقارنة بتلك التي تنمو على الحبوب الصلبة؟
لقد سعى فريق من الباحثين في جامعة تايوان الوطنية للإجابة على هذا السؤال من خلال عدم النظر فقط في عدد الأبوغة المنتجة، بل في التعليمات الجينية الموجودة بداخلها. قاموا بزراعة نفس سلالة "بوفيريا باسيانا" في كل من بيئة الحبوب الصلبة وخزان السائل. وبمجرد أن أصبحت الأبواغ جاهزة، غاصوا في أعماق الشفرة الجينية للفطر لمعرفة أي الجينات يتم تفعيلها أو إيقافها في كل بيئة. ووجدوا أن مجموعتي الفطريات كانتا تعيشان حياتين مختلفتين تمامًا. فقد قامت الأبواغ النامية على الحبوب الصلبة بتفعيل مجموعة هائلة من الجينات المصممة لتفكيك المواد الصلبة. أنتجت هذه الجينات إنزيمات قوية، وهي أدوات بيولوجية تعمل مثل مقصات جزيئية، قادرة على قطع الغلاف الخارجي الصلب للحشرة. كما قامت أيضًا بتفعيل جينات لإنتاج مواد كيميائية ثانوية، تساعد الفطر على المنافسة والدفاع عن نفسه.
في المقابل، كانت للأبواغ النامية في الخزان السائل أولويات مختلفة؛ فقد تركز نشاطها الجيني على البحث عن الحديد وامتصاصه، وهو عنصر غذائي غالبًا ما يكون نادرًا في البيئات السائلة، وعلى إنتاج سموم محددة. لم تقم هذه الأبوع بتفعيل نفس أدوات القطع الثقيلة التي استخدمتها الأبواغ النامية على الحبوب الصلبة. وهذا يشير إلى أن الأبواغ النامية في السائل لم تكن مهيأة بنفس القدر للمهمة الفورية المتمثلة في مضغ درع الحشرة. ثم اختبر الباحثون هذه النظرية عن طريق رش كلا النوعين من الأبواغ على يرقات عثة ظهر الماس، وهي آفة شائعة تسبب أضرارًا للخضروات. وقد استخدموا تركيزات مختلفة، من كمية قليلة من الأبواغ إلى كمية عالية جدًا.
أظهرت النتائج فرقًا واضحًا في التوقيت، ولكن ليس في النتيجة النهائية. فعندما استخدم الباحثون كمية متوسطة من الأبواغ، قتلت الأبواغ النامية على الحبوب الصلبة الحشرات بشكل أسرع قليلاً؛ ماتت اليرقات في وقت أقصر لأن الأبواغ النامية على الحبوب الصلبة كانت مهيأة جينيًا للهجوم على غلاف الحشرة فور ملامستها. أما الأبواغ النامية في السائل، فقد استغرقت وقتًا أطول للبدء، ويرجح أن ذلك بسبب حاجتها لتجهيز أدوات القطع الخاصة بها بعد الهبوط على الحشرة. ومع ذلك، عندما استخدم الباحثون تركيزًا عاليًا من الأبواغ، تلاشى الفرق. ففي هذه الجرعة العالية، قتلت كلتا النوعين من الأبواغ جميع الحشرات في غضون ثلاثة أيام. لقد غمر العدد الهائل من المهاجمين الحشرات بغض النظر عما إذا كانت الأبواغ مهيأة جينيًا للعمل الفوري أم لا.
يشير هذا الاكتشاف إلى أن الطريقة السائلة لزراعة الفطر هي بديل قابل للتطبيق لإنتاج المبيدات البيولوجية، بشرط تعديل استراتيجية التطبيق. فبينما قد تمتلك الأبواغ النامية على الحبوب الصلبة أفضلية في السرعة، فإن الأبواغ النامية في السائل لا تقل فتكًا إذا تم تطبيق كمية كافية منها. وتوضح الدراسة أن الاختلافات الجينية الناتجة عن بيئة النمو تغير سرعة الهجوم وليس نجاح المهمة النهائي. وبالنسبة للمزارعين والمصنعين، يعني هذا أنه يمكن استخدام الطريقة السائلة الأسهل والأكثر قدرة على التحكم لإنتاج هذه الضوابط البيولوجية، طالما ضمنوا تقديم كثافة كافية من الأبواغ إلى المحصول لتعويض البداية الأبطأ قليلاً. يظل الفطر أداة قوية، وتعتمد فعاليته على عدد الأفراد الذين يتم إرسالهم إلى ساحة المعركة أكثر من اعتمادها على المكان الذي وُلدوا فيه.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.