Enhancement of essential oil yield in Ocimum americanum L. across ontogenetic phases by Bacillus subtilis MTCC 8141 and Trichoderma harzianum MTCC 936 and its termiticidal efficacy against Odontotermes parvidens

على مدى قرون، اعتمد المزارعون على المواد الكيميائية الاصطناعية لمنع الحشرات من تدمير محاصيلهم. وبينما تعمل هذه السموم المصنعة بسرعة، فإنها تترك وراءها أثراً من الأضرار البيئية، وتؤذي كائنات ليست هي المستهدفة، وتؤدي في النهاية إلى ظهور حشرات تكتسب حصانة ضد السم. واستجابة لذلك، وجه العلماء اهتمامهم نحو الترسانة الكيميائية الخاصة بالطبيعة: الزيوت الأساسية. هذه الزيوت هي سوائل عطرية متطايرة توجد داخل العديد من النباتات، وغالباً ما تحتوي على مزيج معقد من المركبات التي يمكنها قتل الحشرات أو طردها بطرق متنوعة. وبخلاف مادة كيميائية اصطناعية واحدة قد تستهدف جزءاً واحداً فقط من جسم الحشرة، فإن هذه الزيوت الطبيعية غالباً ما تهاجم على جبهات متعددة، مما يجعلها بديلاً واعداً وقابلاً للتحلل الحيوي لمكافحة الآفات. ومع ذلك، فإن كمية الزيت التي ينتجها النبات والمواد الكيميائية المحددة بداخلها يمكن أن تتغير بشكل جذري اعتماداً على عمر النبات وما يعيش في التربة حول جذوره.

لقد سعى باحثون في الهند لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم استخدام ميكروبات التربत المفيدة لتعزيز إنتاج هذه المبيدات الحشرية الطبيعية في نبات محدد يسمى "أوسيموم أميركانوم" (Ocimum americanum)، وهو نوع من أنواع الريحان البري. وقد ركزوا على مساعدين مجهريين اثنين: بكتيريا تسمى "باسيلوس سوبتيلس" (Bacillus subtilis) وفطريات تسمى "تريكوديرما هارزيانوم" (Trichoderma harzianum). تُعرف هذه الكائنات بقدرتها على مساعدة النباتات على النمو من خلال جعل العناصر الغذائية أكثر توافراً وتحفيز دفاعات النبات الخاصة. أراد الفريق معرفة ما إذا كان إضافة هذه الميكروبات إلى التربة لن يجعل النباتات أكبر فحسب، بل سيزيد أيضاً من كمية الزيت الأساسي الذي تنتجه ويغير تركيبتها الكيميائية لجعلها أكثر فعالية ضد آفة مدمرة: النمل الأبيض. كما كان عليهم أيضاً إيجاد الوقت المثالي لحصاد النباتات، حيث تتقلب محتويات الزيت مع انتقال النبات من مرحلته الورقية الشابة إلى مرحلته التكاثرية المزهرة.

قام العلماء بزراعة نباتات الريحان في حقل، وقسموها إلى أربع مجموعات. تلقت إحدى المجموعات أي معاملة واستُخدمت كخط أساس. وتلقت المجموعات الثلاث الأخرى البكتيريا وحدها، أو الفطريات وحدها، أو مزيجاً من كليهما. وراقبوا النباتات عبر ثلاث مراحل حياة متميزة: قبل إزهارها، وأثناء إزهارها، وبعد انتهائها من الإزهار. وفي كل مرحلة، حصدوا الأوراق لقياس كمية الزيت التي يمكن استخلاصها. وأظهرت النتائج أن النباتات المعالجة بالميكروبات نمت بشكل أكبر بكثير من تلك غير المعالجة. وكان النمو الأكثر دراماتيكية قد حدث عندما كانت النباتات في مرحلة الإزهار؛ حيث أنتجت النباتات المعالجة بمزيج من الميكروبات والبكتيريا وحدها أوراقاً أكثر ثقلاً. والأهم من ذلك، أن كمية الزيت الأساسي المستخلصة من الأوراق بلغت ذروتها خلال مرحلة الإزهار هذه. فقد سجلت النباتات المعالجة بالبكتيريا وحدها أعلى تركيز للزيت بنسبة 1.28 بالمئة، تلتها عن كثب المعاملة المختلطة بنسبة 1.27 بالمئة، مقارنة بـ 0.90 بالمئة فقط في النباتات غير المعالجة.

ولفهم ما جعل هذه الزيوت فعالة، قام الباحثون بتحليل تركيبها الكيميائي. ووجدوا أن الزيت يهيمن عليه مركب يسمى "الكافور"، المعروف برائحته القوية وخصائصه المبيدة للحشرات. وفي النباتات المعالجة بالبكتيريا، شكل الكافور أكثر من نصف الزيت، وهي نسبة أعلى مما هي عليه في النباتات غير المعالجة. وهذا يشرح أن الميكروبات لم تكتفِ بزيادة حجم الزيت فحسب، بل أثرت أيضاً على النبات لإنتاج نسخة ذات جودة أعلى وأكثر قوة منه. ثم اختبر الباحثون هذا الزيت ضد نوع معين من النمل الأبيض، وهو "أودونتورميس بارفيدنز" (Odontotermes parvidens)، باستخدام ثلاث طرق مختلفة. في الاختبار الأول، عرضوا النمل الأبيض للزيت مباشرة. وفي الاختبار الثاني، تركوا أبخرة الزيت تملأ المساحة المحيطة بالنمل دون تلامس مباشر. وفي الاختبار الثالث، اختبروا ما إذا كان الزيت يمكن أن يطرد النمل بعيداً.

كانت النتائج مذهلة. فالزيوت الأساسية من النباتات المعالجة بالميكروبات كانت أكثر فعالية بكثير من تلك المستخرجة من النباتات غير المعالجة. فعند التعرض للزيت الناتج عن النباتات المعالجة بالبكتيريا أو المعاملة المختلطة، مات النمل الأبيض بمعدل أسرع بكثير. وعند أعلى تركيز تم اختباره، قتلت هذه الزيوت 100 بالمئة من النمل الأبيض خلال ساعة واحدة من التلامس المباشر وخلال ساعة واحدة من التعرض للأبخرة. أما الزيت غير المعالج فقد قتل النمل أيضاً، لكنه استغرق وقتاً أطول وتطلب تركيزات أعلى لتحقيق نفس النتيجة. علاوة على ذلك، عملت الزيوت كمواد طاردة قوية. فعند إعطاء النمل خياراً بين منطقة معالجة ومنطقة نظيفة، تجنب النمل المنطقة المعالجة بشكل ساحق، حيث أدت الزيوت المعالجة بالميكروبات إلى طردهم تماماً عند أعلى تركيز. وقد أكدت الدراسة أن الجمع بين حصاد النباتات في الوقت المناسب —أي عندما تكون في مرحلة الإزهار— وتلقيح التربة بهذه الميكروبات المحددة يخلق أداة طبيعية قوية لإدارة النمل الأبيض.

يوضح هذا البحث أنه يمكن تسخير العلاقة بين النبات والحياة المجهرية في تربته لإنتاج مبيد حشري طبيعي أكثر فعالية. فمن خلال مجرد إضافة هذه البكتيريا والفطريات المفيدة إلى التربة والانتظار حتى تصل النباتات إلى مرحلة الإزهار، يمكن للمزارعين نظرياً حصاد محصول ليس أكبر فحسب، بل أغنى أيضاً بالمواد الكيميائية المحددة اللازمة لمحاربة الآفات. وتشير الدراسة إلى أن هذا النهج يقدم مساراً قابلاً للتطبيق نحو إدارة مستدامة للآفات، مما يقلل من الحاجة إلى المواد الكيميائية الاصطناعية القاسية مع الاستفادة من الآليات البيولوجية للنبات لحماية نفسه والمحاصيل من حوله.