محلول جديد قائم على السكاريد لحماية البطاطس من البكتيريا الضارة

إنجازٌ كبيرٌ في حماية البطاطس: علماء روس يطورون حلاً حيوياً نانوياً جديداً

طوّر فريق من الباحثين السيبيريين، بالتعاون مع مجموعة علمية دولية، طريقةً مبتكرةً لحماية البطاطس من الأمراض البكتيرية. يُكافح هذا المحلول الجديد، القائم على جسيمات السيلينيوم النانوية وسكريات متعددة مشتقة من الصنوبر، بفعاليةٍ مرضَي تعفن الساق السوداء والعفن الحلقي، مع تحفيز نمو النبات. نُشرت نتائج هذه الدراسة الرائدة في الشتلات.

التهديد المتزايد للعدوى البكتيرية في البطاطس

لا تزال البطاطس محصولًا أساسيًا في جميع أنحاء العالم، حيث تزرع روسيا هذه الدرنة على مساحة تزيد عن ثلاثة ملايين هكتار موزعة على 80 منطقة. في المتوسط، يستهلك كل روسي حوالي كيلوغرام واحد من البطاطس أسبوعيًا. ومع ذلك، تُشكل الأمراض البكتيرية، التي تفاقمت بسبب تغير المناخ، تهديدًا متزايدًا للمحاصيل العالمية.

لاحظ العلماء في جامعة سيبيريا الفيدرالية (SFU) أن البكتيريا مثل Pectobacterium كاروتوفوروم، مما يسبب العفن الناعم والساق السوداء، و Clavibacter sepedonicusأصبحت الفطريات، المسؤولة عن تعفن الحلقات، أكثر عدوانية مع ارتفاع درجات الحرارة. وقد أثبتت المبيدات الحشرية التقليدية عدم فعاليتها، إذ تستهدف في المقام الأول مسببات الأمراض الفطرية بدلاً من العدوى البكتيرية.

ابتكار تكنولوجي حيوي يُحدث تغييرًا جذريًا

لمواجهة هذا التحدي، طوّر باحثون في المعهد السيبيري لعلم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية النباتية (SIFIBR) وجامعة سيبيريا فريزر جسيمات نانوية قائمة على السيلينيوم ممزوجة بالأرابينوغالاكتان، وهو بوليمر سكر طبيعي موجود في جدران الخلايا النباتية. السيلينيوم، المسمى باسم إلهة القمر اليونانية سيلين، مضاد أكسدة معروف يلعب دورًا رئيسيًا في حماية أنسجة النبات.

عند تطبيق هذه المركبات النانوية الحيوية على براعم البطاطس، تُقلل هذه المركبات بشكل ملحوظ من ذبول الأوراق، مما يُشير إلى فعالية في قمع مسببات الأمراض البكتيرية. اختبر فريق البحث تركيبات مختلفة، بما في ذلك تركيبات تحتوي على أكسيد المنغنيز والنحاس. ومع ذلك، أثبت السيلينيوم فعاليته، ويرجع ذلك على الأرجح إلى نشاطه المضاد للأكسدة العالي. تستهلك البكتيريا الأرابينوغالاكتان بسهولة، لكنها تُسمم في النهاية بالسيلينيوم، مما يجعل المركب بمثابة "فخ مُغرٍ".

الحد الأدنى من الجرعة، الحد الأقصى من الحماية

أكد البروفيسور كونستانتين كروتوفسكي، أحد مؤلفي الدراسة، أن الحماية الفعالة تتطلب تركيزًا ضئيلًا فقط من جسيمات السيلينيوم النانوية. وقد تكون الجرعات العالية سامة للنباتات. ومن المثير للاهتمام أن هذه التركيبة واعدة أيضًا في مكافحة نبات الصبار Phytophthora، وهو الممرض المسؤول عن مرض اللفحة المتأخرة، والذي يصيب العديد من محاصيل الفاكهة والنباتات الزينة والأشجار.

الآثار المترتبة على مستقبل الزراعة المستدامة

يمثل هذا النهج الجديد خطوةً هامةً نحو أساليب حماية النباتات الصديقة للبيئة. فعلى عكس المبيدات الحشرية التقليدية، التي قد تضر بالميكروبات المفيدة وتتراكم في النظم البيئية، يقدم هذا المركب الحيوي النانوي حلاً مُستهدفاً ومستداماً.

بدعم من وزارة التعليم العالي والعلوم الروسية، قد يُمهّد هذا البحث الطريق لتطبيقات أوسع في مجال حماية المحاصيل. ومع إجراء المزيد من الاختبارات وإمكانية الإنتاج التجاري، قد يُساعد هذا الابتكار المزارعين حول العالم على حماية محاصيل البطاطس من التهديدات البكتيرية المتزايدة.