فهرست مطالب
باکتریهای ریزوسفری و مکانیسم اثر
باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR: Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) گروهی از باکتریها هستند که در ناحیه ریزوسفر (خاک اطراف ریشه گیاه) زندگی میکنند و از طریق مکانیسمهای مختلف، رشد و سلامت گیاه را بهبود میبخشند.
مهمترین مکانیسمهای اثر PGPR عبارتاند از:
- تولید هورمونهای رشد گیاهی مانند اکسین (IAA)، جیبرلین و سیتوکینین که موجب افزایش رشد ریشه و اندامهای هوایی میشوند.
- تثبیت زیستی نیتروژن و تبدیل نیتروژن اتمسفر به فرم قابل جذب برای گیاه.
- حلسازی فسفات و سایر عناصر غذایی مانند پتاسیم و روی، که جذب مواد غذایی را افزایش میدهد.
- تولید سیدروفورها که آهن را برای گیاه قابل دسترس کرده و در عین حال رشد برخی عوامل بیماریزا را محدود میکنند.
- تولید آنزیم ACC دآمیناز که با کاهش سطح اتیلن، تحمل گیاه را نسبت به تنشهایی مانند خشکی، شوری و غرقابی افزایش میدهد.
- کنترل زیستی عوامل بیماریزا از طریق تولید آنتیبیوتیکها، آنزیمهای تجزیهکننده دیواره سلولی قارچها و رقابت برای فضا و مواد غذایی.
- القای مقاومت سیستمیک (ISR) که توان دفاعی گیاه را در برابر بیماریها و برخی آفات افزایش میدهد.
نمونههایی از باکتریهای PGPR
از جمله نمونه های باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
- Azospirillum spp
- Azotobacter spp
- Bacillus spp
- Pseudomonas fluorescens
- Rhizobium spp (بهویژه در همزیستی با گیاهان لگوم)
- Enterobacter spp
- Serratia spp
کاربردهای باکتریهای PGPR
کاربردهای باکتری های ریزوسفری عبارت اند از:
- افزایش جوانهزنی و استقرار گیاهچه
- افزایش رشد ریشه و اندام هوایی
- افزایش عملکرد و کیفیت محصول
- کاهش مصرف کودهای شیمیایی
- افزایش تحمل گیاه به تنشهای زیستی و غیرزیستی
- کمک به کشاورزی پایدار و کاهش آلودگی محیطزیست
به همین دلیل، PGPR یکی از مهمترین اجزای کودهای زیستی و برنامههای مدیریت پایدار تولید محصولات کشاورزی به شمار میروند.
زیستگاه و پراکنش باکتریهای PGPR
باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR) تقریباً در همه خاکها وجود دارند، اما فراوانی و تنوع آنها به ویژگیهای خاک، نوع گیاه و شرایط محیطی بستگی دارد. این باکتریها معمولاً در خاکهای زیر بیشتر یافت میشوند:
- خاکهای حاصلخیز و غنی از مواد آلی: وجود بقایای گیاهی و مواد آلی، منبع مناسبی از کربن و انرژی برای رشد باکتریها فراهم میکند.
- خاکهای ناحیه ریزوسفر: تراکم PGPR در اطراف ریشه گیاهان بسیار بیشتر از خاک دور از ریشه است، زیرا ریشهها ترکیبات آلی (ترشحات ریشه) ترشح میکنند که رشد باکتریها را تحریک میکند.
- خاکهایی با pH نزدیک به خنثی (حدود ۶ تا ۷٫۵): بسیاری از گونههای PGPR در این محدوده pH بهترین رشد را دارند، هرچند برخی گونهها در خاکهای اسیدی یا قلیایی نیز سازگار هستند.
- خاکهای با تهویه مناسب: خاکهای لومی و لومیشنی که اکسیژن کافی دارند، معمولاً جمعیت بیشتری از این باکتریها را در خود جای میدهند.
- خاکهای کشاورزی با مدیریت مناسب: مصرف متعادل کودهای آلی، تناوب زراعی و کاهش مصرف بیرویه سموم و کودهای شیمیایی به حفظ و افزایش جمعیت PGPR کمک میکند.
در مقابل، در شرایط زیر معمولاً جمعیت این باکتریها کاهش مییابد:
- خاکهای بسیار شور یا بسیار اسیدی و قلیایی
- خاکهای فقیر از مواد آلی
- خاکهای آلوده به فلزات سنگین یا سایر آلایندهها
- خاکهایی که بهطور مداوم تحت مصرف زیاد آفتکشها و کودهای شیمیایی قرار دارند
- خاکهای متراکم یا غرقاب که اکسیژن کمی دارند (برای بسیاری از گونهها)
نکته مهم این است که نوع گیاه نیز نقش تعیینکنندهای دارد. هر گیاه از طریق ترشحات ریشه، مجموعهای از باکتریهای مفید را جذب میکند؛ بنابراین ترکیب جمعیت PGPR در ریزوسفر گندم، ذرت، برنج، حبوبات یا درختان میوه میتواند متفاوت باشد. به همین دلیل، هنگام تولید کودهای زیستی معمولاً از سویههایی استفاده میشود که با محصول مورد نظر سازگاری بیشتری دارند.
چگونگی افزایش باکتری در محیط ریشه
برای افزایش جمعیت باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR) باید شرایطی فراهم شود که این باکتریها بتوانند در اطراف ریشه مستقر شده و تکثیر شوند. مهمترین راهکارها عبارتاند از:
- استفاده از کودهای زیستی (Biofertilizers):
- تلقیح بذر با باکتریهای مفید مانند Azospirillum، Azotobacter، Bacillus و
- آغشته کردن ریشه نشاها قبل از کاشت.
- مصرف باکتریها همراه با آب آبیاری یا بهصورت محلول در خاک.
- افزایش مواد آلی خاک:
- استفاده از کمپوست، کود دامی کاملاً پوسیده و ورمیکمپوست.
- برگرداندن بقایای گیاهی به خاک.
- مواد آلی منبع انرژی و کربن برای رشد PGPR هستند.
- کاهش مصرف بیرویه کودها و سموم شیمیایی:
- مصرف زیاد کودهای ازته و برخی قارچکشها و باکتریکشها میتواند جمعیت باکتریهای مفید را کاهش دهد.
- مدیریت تلفیقی تغذیه و آفات به حفظ این میکروارگانیسمها کمک میکند.
- حفظ رطوبت و تهویه مناسب خاک:
- رطوبت کافی برای فعالیت باکتریها ضروری است، اما غرقابی شدن خاک باعث کاهش اکسیژن و افت جمعیت بسیاری از گونههای PGPR میشود.
- تنظیم pH خاک:
- بیشتر PGPR در pH حدود ۶ تا ۷٫۵ بهترین فعالیت را دارند.
- در صورت اسیدی یا قلیایی بودن شدید خاک، اصلاح pH میتواند به افزایش فعالیت آنها کمک کند.
- تناوب زراعی و استفاده از گیاهان پوششی:
- تناوب با گیاهان، بهویژه لگومها، تنوع میکروبی خاک را افزایش میدهد.
- گیاهان پوششی نیز با ترشح ترکیبات آلی از ریشه، محیط مناسبی برای رشد باکتریهای مفید ایجاد میکنند.
- کاهش خاکورزی شدید:
- شخم مکرر و عمیق میتواند ساختار خاک و زیستگاه میکروارگانیسمها را بر هم بزند.
- خاکورزی حفاظتی معمولاً به حفظ جمعیت PGPR کمک میکند.
امکان افزایش پایدار جمعیت باکتریهای PGPR
افزایش جمعیت باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR) امکانپذیر است، اما پایداری و استقرار طولانیمدت آنها به شرایط خاک و شیوه مدیریت مزرعه بستگی دارد. در خاکهای فقیر از نظر مواد آلی یا در شرایط نامساعدی مانند شوری، خشکی شدید، آلودگی و مصرف مداوم آفتکشها و کودهای شیمیایی، جمعیت باکتریهای تلقیحشده معمولاً بهتدریج کاهش مییابد. ازاینرو، استفاده از کودهای زیستی باید همراه با مدیریت صحیح خاک، از جمله افزایش مواد آلی، آبیاری مناسب، رعایت تناوب زراعی و کاهش مصرف بیرویه سموم و کودهای شیمیایی باشد. این اقدامات موجب بهبود استقرار و حفظ جمعیت بالای PGPR در ناحیه ریزوسفر و افزایش اثربخشی آنها در بلندمدت میشود.
جمع بندی
باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR) از مهمترین میکروارگانیسمهای مفید خاک هستند که با افزایش جذب عناصر غذایی، تولید هورمونهای رشد، کنترل عوامل بیماریزا و افزایش تحمل گیاه به تنشها، نقش مهمی در بهبود رشد و عملکرد محصولات کشاورزی دارند. حفظ و افزایش جمعیت این باکتریها از طریق افزایش مواد آلی خاک، مدیریت صحیح خاک و استفاده از کودهای زیستی، گامی مؤثر در توسعه کشاورزی پایدار و کاهش وابستگی به نهادههای شیمیایی است.
