| المستخلص: |
يتعرض قطاع الزراعة العالمي لضغط هائل وذلك لأجل تلبية الاحتياجات الغذائية للأعداد المتزايد من السكان. ومما زاد الوضع سوءا هو ارتفاع ملوحة التربة في الأراضي الزراعية التي تعزى إلى ظاهرة الاحتباس الحراري، الأمر الذي أدى إلى ضرورة تطوير أساليب الزراعة المستدامة وتعزيز مقاومة الملوحة في مختلف المحاصيل. يعتبر نخيل التمر (Phoenix dactylifera L.) من أهم المحاصيل الزراعية حيث يوجد أكثر من 250 صنف من النخيل مزروعة في المناطق الجافة لإقليم الشرق الأوسط ومنطقة شمال أفريقيا. على سبيل المثال يوجد في سلطنة عمان حوالي 250 صنف من النخيل تمثل 50% من المساحة الكلية للأراضي الزراعية و80% من أشجار الفاكهة المزروعة في السلطنة. ولكن وبسبب عدة عوامل منها ارتفاع معدل التبخر، شح الترسيب والإفراط في استخدام المياه الجوفية، فقد تأثرت إنتاجية النخيل بشكل ملحوظ. لذلك كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو دراسة إمكانية استخدام البكتيريا المحسنة لنمو النبات (Rhizobacteria) والسيليكون في تعزيز مقاومة نبات النخيل للملوحة. حيث تم التعرف على سلالتين من البكتيريا أحدهما سميت بـ (SQU-) Achromobacter xylosoxidans SQU-1والمنتجة لإنزيمl-aminocyclopropane-l carboxylat deaminase المثبط لهرمون الأثيلين والسلالة الأخرى هي Enterobacter cloacae SQU-2 (SQU-2) المنتجة للمركبات العضوية المتطايرة الميكروبية (mVOC)، والمحفزة لنمو نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) بعد تعرضه للملوحة مخبريا (in vitro). حيث تم خلال هذه الدراسة قراءة تسلسل الحمض النووي لسلالتي البكتيريا وذلك للتعرف على المورثات المسؤولة عن تحفيز نمو النبات. بالنسبة لسلالة البكتيريا (SQU-1) فقد تم أشارت التحاليل أن aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase هو أحد هذه المورثات ذات الصلة بتحفيز نمو النبات عند تعرضه للملوحة. ويتم ذلك عن طريق تشفيره للإنزيم الذي يقوم بتحليل (l-aminocyclopropane-1-carboxylate)
المادة الأولية لصناعة هرمون الإيثيلين (المتحكم بإجهادات النبات). إضافة إلى مورثات أخرى مسؤولة عن تحفيز نمو النبات عبر إنتاج المركبات المخلبية (siderophore) والمضادات الحيوية (antibiotic production). أما عند قراءة الحمض النووي لسلالة البكتيريا (2-SQU) فقد تم التعرف على المورثات ذات العلاقة بإنتاج المركبات العضوية المتطايرة الميكروبية (mVOC) المحفزة للنمو مثل acetoin و 2,3- butanediolومجموعة مورثات أخرى تسهم أيضا في تحفيز نمو النبات. إضافة إلى ذلك، أظهرت هذه الدراسة أن استخدام السيليكون المذاب (سيليكات الصوديوم (Na2 SiO3) بتركيز 5 ملي مولار) كان له دور فعال في تحسين مقاومة نبات النخيل للملوحة. لذلك من أجل فهم دور السيليكون في تعزيز تحمل الملوحة في أشتال نخيل التمر، تم استخدام التحليل الكروماتوجرافي السائل التفاعي مع الماء (HILIC) والطيف الكروماتوجرافي السائل العكسي (RPLC) للتحليل الأيضي الشامل لهذه الأشتال. أظهرت نتائج هذا التحليل وجود 1101 جزيئات أيضية متباينة (P≤ 0.05) متراكمة في أنسجة الأوراق (836) والجذور(839) بعد تعرض أشتال النخيل لمعاملات الملوحة والسيليكون. بينما يوجد 345 جزيئات أيضية مشركة بين أنسجة الأوراق والجذور التي تم تعرضها لمعاملات مختلفة. التحاليل الإضافية للجزيئات الأيضية المتراكمة أثبتت أن السيليكون قد يعزز دور مضادات الأكسدة وطرد مختلف السموم مثل الجزيء الأيضي السام للخلايا والمعروف بـmetabolite methylglyoxal (MG) عبر نظام glyoxalase I, II and III. كذلك طرد السموم وتوازن الأكسدة من خلال دورة جاما-جلوتاميل gamma- glutamyl cycle) وتحفيز التخلص من مركب سيانيد الهيدروجين (hydrogen cyanide). تم التركيز أيضا خلال هذه الدراسة على ثلاث عائلات من المورثات لها علاقه بنتائج التحليل الأيضي السابق للتعرف على دور كل منها في استجابة نخيل التمر للملوحة تشمل: 6 مورثات تنتمي لـ Glutathione peroxidase (PdGPX)، 5 مورثات تنتمي لـ ( Glyoxalase I (PdGLX1و4 مورثات تنتمي لـ Glyoxalase III (PdDJ-1). ولقد تم قياس معدل التعبير الجيني لهذه المورثات باستخدام تقنية القياس الكمي التفاعلي للبلمرة المتسلسل اللحظي (quantitative real time PCR) تحت ظروف بيئية مختلفة. وقد أظهرت النتائج وجود تذبذب في التعبير الجيني باختلاف نوع النسيج عند تعرضه لمختلف الظروف البيئية. أحدثت عملية النقل الجيني بهدف زيادة التعبير الجيني مغاير المنشأ للمورثات PdGLX1, PdGPX و PdDJ-1 في خلايا البكتيريا BL2l (DE3) إلى تعزيز نموها عند تعرضها لضغط الملوحة (250 mM NaCl)، والأكسدة (5 mM H2O2) وMG الخارجي 0.5 Mm MG)) وقد أظهرت هذه الجينات فاعليتها لتعويض الوظائف الحيوية المفقودة في خلايا الخميرة المعطوبة جينيا مثل الخميرة الحساسة لبيروكسيد الهيدروجين GPX3∆))، والخميرة مفرطة الحساسية لـ (GLO1) MGوالحساسة للأكسدة (hsp3l∆). كذلك أحدثت عملية نقل المورث PdDJ-lC بهدف زيادة تعبيره الجيني مغاير المنشأ في النبات النموذجي رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) إلى إنتاج نباتات ذات طراز مظهري أمهق (albino phenotype) غير قادرة على العيش. لذا فقد تم الاستنتاج بأن المورث PdDJ-lC قد يكون له دور فعال في تطور البلاستيدات الخضراء.
|
