همزیست ها جایگزین کودهای نیتروژن دار

فرایند هابر–بوش توانایی تولید کود‌های نیتروژنی مصنوعی را فراهم کرده که موجب افزایش بازده محصولات کشاورزی و توسعه یافتن جمعیت جهان شده است. اما این دستاورد ضرر‌های محیط‌زیستی زیادی ایجاد کرده است. اخیراً یک مقاله مروری که در ژورنال «Agriculture & Food Security» چاپ شده است، پروژه‌ای تحقیقاتی را توصیف می‌کند که به دنبال استفاده از باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن طبیعی که در حبوبات یافت می‌شوند، در محصولات کشاورزی دیگر مثل ذرت، گندم و برنج هستند. پروژه ای که به قول، تد کوکینگ (از نویسندگان مقاله) ظهور احتمالی انقلاب سبز”تر” را نوید می دهد.

تولید کافی محصولات کشاورزی امروزه مبتنی بر استفاده پر هزینه، آلوده‌کننده برای محیط زیست و ناپایدار از کود‌های نیتروژنی مصنوعی است. این کود‌ها از ترکیب نیتروژن و هیدروژن در دما و فشار بالا، با استفاده از فرایند هابر-بوش، به شکل صنعتی تولید می‌شوند.

اما این مساله در حال تغییر است؛ رویای نورمان بورلاگ -پدر انقلاب سبز-  یعنی وجود  ذرت‌، گندم و برنج تثبیت‌کننده نیتروژن به طور طبیعی، مشابه تثبیت نیتروژن در حبوبات، که وابسته به هم‌زیستی است، در حال به واقعیت پیوستن است.

این پروژه با کار بر کشت بافت سلول و ریزوبیوم بوسیله تد کوکینگ در دهه ۱۹۶۰ شروع شد و منجر به تجاری‌سازی  یک گونه منحصربه‌فرد از یک باکتری تثبیت‌کننده نیتروژن طبیعی به نام Gluconacetobacter diazotrophicusشد.

نویسندگان، طی بررسی عمیق منابع در این پژوهش پیرامون ارتباط بین باکتری و گیاهان، اهمیت استفاده از پروتوپلاست‌ها را تشریح کردند. پروتوپلاست ها با استفاده از آنزیم‌های سلولاز تجزیه‌کننده دیواره سلولی سلولزی گیاه تولید می شوند.

این پژوهشگران اهمیت جستجوی باکتری که هم تولید‌کننده سلولاز و هم تثبیت‌کننده نیتروژن است را برای آزمایش در مزرعه نشان داده اند؛ این کار برای تقلید از همزیستی باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن ریزوبیوم در حبوبات، در غلات و دیگر محصولات غیر از حبوبات انجام شد.

باکتری تثبیت‌کننده نیتروژن جدا شده از میکروبیوم موجود در عصاره نی‌شکر، در سلول‌های ریشه‌ها و برگ‌های محصولات کشاورزی قرار داده شد. فناوری تلقیح بذر آن‌ها یک جایگزین برای کشاورزان فراهم کرد تا بتوانند از آن به جای فرایند هابر-بوش استفاده کنند. این جایگزین به نسبت ارزان، دوست‌‌دار محیط زیست و پایدار است.

هزینه‌های زیست محیطی استفاده از کود‌های نیتروژنی مصنوعی باعث شده است تا این روش دیگر پایدار محسوب نشود. در بریتانیا، کود‌های نیتروژنی کشاورزی موجب انتشار ۶۶٪ نیتروژن دی‌اکسید منتشر شده می‌شود. در اروپا ۵٪ از جمعیت از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند که دارای غلظت ناسالمی از نیترات است. در کنار این مشکلات زیست محیطی که بوسیله کود‌های نیتروژنی ایجاد می‌ شود، این نکته نیز وجود دارد که استفاده از آن‌ها پر هزینه است و این خود به ناپایداری استفاده از آن‌ها می‌افزاید.

آزمایش‌های مستقل در مزرعه بر ذرت و گندم که در مقاله مروری توضیح داده شده است نشان می‌دهد که با این فناوری تلقیح بذر کاهش ۶۰٪ استفاده از کود‌های نیتروژنی مصنوعی ممکن است بدون اینکه عملکرد کاهش یابد. این آزمایش ها همچنین افزایش عملکرد محصولات را در کنار کاهش استفاده از کود‌های شیمیایی نشان دادند که خود برای تامین امنیت غذای جهانی امیدبخش است.

مترجم: آرمین دادرس

دانلود مقاله: همزیست ها جایگزین کودهای نیتروژن دار

[این مطلب در تاریخ 2 مارس 2017 در وبسایت Biomedcentral منتشر شده است. نویسنده: دکتر ادوارد کوکینگ از دانشگاه ناتینگهام انگلستان.]