تنظیم جوامع میکروبی خاک با بررسی موردی میوه خیار

استفاده بیش از حد کودهای شیمیایی اثرات منفی بر محیط زیست دارد. گسترش کشاورزی پایدار، تقاضای رو به رشد کودهای بیولوژیکی متشکل از میکروارگانیسم های زنده را به سمت خود معطوف می‌دارد. در این مطالعه، آکتینو باکتر Streptomyces lydicus M01 از خاک Pyrus calleryana جدا شد. این سویه به‌نحوی مؤثر رشد گیاه را تقویت کرده و یک عامل بیماری که روی میوه خیار تشکیل می‌شود را سرکوب می‌کند. طبق ادعای محققان این تحقیق، این اولین بررسی پیرامون استفاده از استرپتومایسس برای درمان اختلال برگ خیار و اثرات متعاقب ناشی از آن در جوامع میکروبی ریزوسفر خیار است.

آکتینو باکترها، شاخه‌ای از باکتری‌های گرم مثبت هستند که در DNA خود دارای گوانین و سیتوزین بالایی هستند. این گروه شامل تعداد زیادی از باکتری‌های بیماری‌زا و غیر بیماری‌زای موجود در آب، خاک و طبیعت مانند اکتینومیست‌ها، استرپتومیسس و نوکاردیاها هستند. برخی از این باکتری‌ها مانند اکتینومیست‌ها شباهت زیادی به قارچ‌ها دارند ولی عدم وجود هسته و مشاهده ترکیبات پپتیدوگلیکان، پروکاریوت بودن آن‌ها را تأیید می‌کند.

لازم به ذکر است که با استفاده از Streptomyces lydicus M01، ویژگی‌های ترویج رشد مانند انحلال فسفات، ترشح IAA و سایدروفور مشاهده شد. از طریق توالی Illumina ژن 16S rRNA و ژن ITS از میکروب‌های خاک؛ محققان در این تحقیق متوجه شدند که کاربرد S. lydicus M01 سبب غنی‌سازی ترکیبات مفید گونه‌های میکروبی می‌گردد. این غنی‌سازی توسط اضافه شدن گروه‌های جدید که از جنس باکتری و قارچ هستند انجام می‌شود. گونه‌های از نوع باکتری عبارت‌اند از Pseudarthrobacter و Sphingomonas و Rhodanobacter و Pseudomonas؛ و گونه‌های از نوع قارچ عبارت‌اند از Fusicolla و Humicola و Solicoccozyma و Paraphaeosphaeria.

اکثر این باکتری‌ها و یوکاریوت‌ها اثرات مثبتی در تقویت رشد دارند؛ از جمله تجمع مواد مغذی، ترش اکسین، کاهش تنش‌های غیرطبیعی، کنترل بیولوژیکی و تجمع بیولوژیکی. علاوه بر این، مطالعات پیرامون گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) و آنتی‌اکسیدان های برگ خیار نشان داد که درمان S. lydicus M01 باعث کاهش تجمع ROS و افزایش فعالیت‌های آنتی‌اکسیدان های مربوط به مهار ROS می‌شود؛ که در حقیقت نشان‌دهنده مقاومت در برابر بیماری خیارهای تحت تنش‌های بیوتیک است.

نتایج نشان‌دهنده آن است که استفاده از S. lydicus M01 می‌تواند بر روی سیستم متقابل میکروبیوم-گیاه اثر بگذارد. این روش، راه‌حلی پایدار و امیدوارکننده برای بهبود تولید محصولات کشاورزی به‌جای کودهای شیمیایی است.

نتایج کلی این تحقیق به‌صورت زیر است:

1. استفاده از S. lydicus M01 به‌طور مؤثری باعث رشد گیاه و سرکوب بیماری برگی ناشی از A. alternata در خیارها می‌شود.
2. ممکن است S. lydicus M01 با تولید اکسین‌ها، سایدروفورها و ACC deaminase و نیز افزایش فراوانی برخی میکروب‌های مفید گیاهی مانند باکتری‌های گونه Pseudarthrobacter و Sphingomonas و Rhodanobacter و Pseudomonas؛ و نیز قارچ‌های Fusicolla و Humicola؛ بر تعامل گیاه و خاک اثر بگذارد.
3. احتمالاً همراه با سایر میکروب‌های مفید تأثیرگذار در اطراف ریزوسفر، S. lydicus M01 مقاومت به بیماری گیاه را از طریق فعالیت ناشی از آنتی‌اکسیدازها افزایش داد.
4. فعل و انفعالات میکروبیوم مفید گیاه نمایانگر یک راه‌حل پایدار و امیدوارکننده برای بهبود تولید محصولات کشاورزی به جای کودهای شیمیایی است.