Temporal application of Bacillus strains enhances growth and nutritional status of micropropagated banana plantlets

تُعد الموز حجر الزاوية للأمن الغذائي والاستقرار الاقتصادي عبر المناطق الاستوائية، ومع ذلك، فإن زراعتها تعتمد بشكل كبير على نقطة بداية دقيقة وهي: الشتلة. معظم الموز التجاري لا يُزرع من البذور، بل يتم استنساخه في المختبرات من خلال عملية تُسمى "الإكثار الدقيق". تتيح هذه التقنية للمزارعين إنتاج أعداد هائلة من النباتات المتطابقة، لكنها تأتي مع عقبة كبيرة؛ فبمجرد نقل هذه النباتات الصغيرة الناتجة من المختبر من الجرار المعقمة إلى التربة، غالبًا ما تجد صعوبة في البقاء على قيد الحياة. وتكون عملية الانتقال هذه مرهقة، حيث تفشل العديد منها في تكوين جذور قوية أو امتصاص ما يكفي من العناصر الغذائية للازدهار، مما يؤدي إلى تكاليف عالية وجهد ضائع للمزارعين. ولحل هذه المشكلة، يتطلع العلماء بشكل متزايد نحو التربة نفسها، وتحديدًا نحو البكتيريا النافعة التي تعيش طبيعيًا حول جذور النباتات. هؤلاء المساعدون المجهريون، المعروفون باسم "بكتيريا الريزوبكتيريا المحفزة لنمو النبات"، يمكنهم العمل كسماد طبيعي ودرع واقٍ، مما يساعد النباتات على النمو بشكل أطول وأقوى وأكثر مقاومة للإجهاد. والسؤال الرئيسي للمزارعين والباحثين على حد سواء ليس فقط ما إذا كانت هذه البكتيريا تعمل، بل متى ينبغي إدخالها بالضبط لتحقيق أفضل النتائج.

في دراسة حديثة أُجريت في دفيئة (صوبة زجاجية) محكومة في فورتاليزا بالبرازيل، سعى الباحثون لإيجاح التوقيت المثالي لإدخال هذه البكتيريا النافعة إلى شتلات الموز المنتجة بالإكثار الدقيق. وقد ركزوا على سلالتين محددتين من بكتيريا "باسيلوس" (Bacillus)، وهي نوع من البكتيريا المعروفة بتكوين أبواغ صلبة وخاملة تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية. واختبر العلماء ما إذا كان تطبيق هذه البكتيريا لمرة واحدة فقط عند نقل النباتات إلى التربة لأول مرة، أو تطبيقها للمرة الثانية بعد شهر واحد، سيحدث فرقًا. كما قارنوا بين البكتيريا وبين سماد كيميائي قياسي ومجموعة من النباتات التي لم تتلقَ أي معالجة على الإطلاق. وكان الهدف هو معرفة كيف يؤثر توقيت التطبيق على طول النبات، وقوة الجذور، والقدرة على جمع العناصر الغذائية الأساسية مثل النيتروجين والفسفور والبوتاسيوم.

وكشفت النتائج أن توقيت التطبيق كان لا يقل أهمية عن البكتيريا نفسها. وبينما نمت النباتات التي تلقت البكتيريا بشكل أفضل بكثير من تلك التي لم تتلقَ شيئًا، فإن اللحظة المحددة للتقديم شكلت كيفية تطور النباتات. فعندما طُبقت البكتيريا فقط في لحظة نقل الشتلات، أظهرت النباتات ميزة طفيفة في عدد الأوراق التي تنتجها. ومع ذلك، عندما قام الباحثون بتطبيق البكتيريا عند نقل الشتلات ثم عادوا لتطبيقها مرة أخرى بعد ثلاثين يومًا، طورت النباتات أنظمة جذرية أقوى بكثير. وبدا أن هذا التطبيق الثاني هو العامل الحاسم لبناء أساس تحت الأرض قوي، مما أدى إلى زيادة تراكم المادة الجافة في الجذور.

كما سلطت الدراسة الضوء على أن ليس كل البكتيريا تعمل بنفس الطريقة تمامًا، وأن السلالات المختلفة تقدم فوائد مختلفة. فقد أثبتت إحدى السلالات، التي تم تحديدها باسم LPPC159، أنها الأكثر فعالية بشكل عام؛ حيث نمت النباتات المعالجة بهذه السلالة بشكل أطول، ووصل متوسط طولها إلى 24.44 سنتيمترًا، مقارنة بـ 12.39 سنتيمترًا فقط للنباتات غير المعالجة (المجموعة الضابطة). كما طورت سيقانًا أكثر سمكًا وأنظمة جذرية أكثر امتدادًا. أما السلالة الثانية، RAB9، فقد أدت أداءً مشابهًا جيدًا، حيث أنتجت نباتات أكبر بكثير من المجموعة الضابطة. ومن الناحية الغذائية، ساعدت البكتيريا النباتات على امتصاص الكثير من المعادن الضرورية لبقائها؛ حيث تراكمت في النباتات المعالجة بسلالة LPPC159 نسبة نيتروجين تزيد بنسبة 130 بالمائة وفسفور يزيد بنسبة 174 بالمائة عن النباتات غير المعالجة. ويشير هذا إلى أن البكتيريا كانت تساعد النباتات بنشاط في استخراج العناصر الغذائية من التربة والتي لولاها لظلت بعيدة عن متناولها.

وقد أظهرت نظرة فاحصة للآليات وراء هذا النجاح أن البكتيريا كانت تفعل أكثر من مجرد الجلوس في التربة. فقد وجد الباحثون أن إحدى السلالات تنتج هرمونًا نباتيًا طبيعيًا يسمى "إندول-3-أسيتيك أسيد" (حمض إندول-3-أسيتيك)، والذي يشجع الجذور على النمو بشكل أطول والتفرع. أما السلالة الأخرى، فكانت بارعة بشكل خاص في إنتاج "السيدروفورات" (Siderophores)، وهي جزيئات تساعد النباتات على الإمساك بالحديد، وفي إذابة الفسفور، وهو عنصر غذائي غالبًا ما يكون محبوسًا في التربة وغير متاح للنباتات. خلقت هذه الأنشطة البيولوجية دورة إيجابية: فبينما ساعدت البكتيريا الجذور على النمو، أطلقت الجذور مواد تشجع البكتيريا على البقاء والتكاثر، مما يحسن أكثر من قدرة النبات على الوصول إلى الغذاء والماء.

كما أوضحت الدراسة أن فوائد هذه البكتيريا تعتمد على مرحلة حياة النبات. فقد بدا أن التطبيقات المبكرة تفضل امتصاص النيتروجين والبوتاسيوم، وهي عناصر غذائية حيوية للدفعة الأولى من النمو. أما التطبيقات اللاحقة، وتحديدًا الجرعة الثانية التي تُعطى بعد ثلاثين يومًا من نقل الشتلات، فقد كانت أكثر فعالية في مساعدة النباتات على امتصاص الكالسيوم والفسفور، وهما عنصران ضروريان للقوة الهيكلية وتخزين الطاقة. وتشير هذه النتيجة إلى أن تطبيقًا واحدًا قد لا يكون كافيًا لدعم النبات طوال فترة تطوره. بدلاً من ذلك، فإن استراتيجية تتضمن تطبيقًا للمتابعة تسمح للبكتيريا النافعة بالبقاء نشطة في منطقة الجذور مع نضوج النبات، مما يضمن إمدادًا مستمرًا من آثار النمو.

وفي الختام، يثبت هذا البحث أن توقيت التلقيح البيولوجي هو عامل حاسم في نجاح إنتاج شتلات الموز. فمن خلال تطبيق هذه البكتيريا النافعة في لحظات استراتيجية، وتحديدًا مع علاج متابعة بعد شهر من نقل الشتلات، يمكن للمزارعين تحسين صحة ونمو نباتاتهم بشكل كبير. ويقدم هذا النهج بديلًا مستدامًا للاعتماد الكلي على الأسمدة الكيميائية، مما قد يقلل التكاليف والأثر البيئي لزراعة الموز. وتؤكد الدراسة أن هؤلاء الحلفاء المجهريين، عندما يتم إدخالهم في الوقت المناسب، يمكنهم تحويل شتلة متعثرة إلى نبات قوي جاهز لإنتاج الثمار، مما يوفر أداة عملية لتحسين الأنظمة الزراعية في المناطق الاستوائية.