بهبود رشد گیاه نعناع توسط باکتری‌ های حل کننده فسفات

فسفر ماده مغذی مهمی برای رشد و نمو گیاهان است و کمبود آن در مزارع با استفاده از کود فسفات جبران می‌شود؛ اما مصرف زیاد کودهای فسفات به سلامتی انسان و محیط زیست آسیب می‌رساند. بعضی از باکتری‌های موجود در خاک قادر به افزایش بازده کودهای فسفات هستند. در این پژوهش که در مرکز تحقیقات گیاهان دارویی کرج انجام گرفته است، با استفاده از باکتری‌های حل‌کننده فسفات و در عین حال کاهش میزان استفاده از کود‌های فسفر موفق به بهبود ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی و همچنین افزایش رشد گیاه نعناع شده‌اند.

فسفر یک ماده مغذی حیاتی برای رشد و نمو گیاه است و 0.2 درصد از وزن خشک گیاه را تشکیل می‌دهد، همچنین به‌عنوان یک جزء ساختاری زیست‌مولکول‌ های اساسی مانند پروتئین‌ها، فسفولیپیدها، DNA و RNA است، بنابراین کمبود آن باعث کاهش عملکرد و رشد گیاه می‌شود. فسفر در خاک به شکلی نامحلول، به‌وفور یافت می‌شود؛ اما از آنجا که این ماده به pH خاک حساس است می‌تواند با آلومینیوم، اکسیدهای آهن، کربنات‌ها و مواد آلی کمپلکس تشکیل دهد و درنتیجه کارایی آن از بین می‌رود. کودهای فسفات معدنی به‌دلیل تثبیت در خاک برای گیاهان مصرف می‌شوند که این امر منجر به مشکلات محیطی مانند آلودگی آب‌های زیرزمینی، کاهش باروری خاک، فرسایش و تجمع عناصر سمی در خاک مانند سلنیوم و آرسنیک می‌شود.

برخی از گونه‌های باکتری مانند Pseudomonas spp ،Agrobacterium Bacillus spp قادر به افزایش انحلال فسفر در خاک و تبدیل فسفر به فرم‌های قابل جذب در گیاهان هستند. چندین باکتری ریزوسفری علاوه بر تأمین مواد مغذی و مواد معدنی، می‌توانند توسط فیتوهورمون‌ها (مانند اکسین‌ها، جیبرلین‌ها و سیتوکینین‌ها)، سیدروفورها، آنتی‌بیوتیک‌ها و ویتامین‌ها رشد گیاه را تقویت کنند. در طی بررسی‌های صورت گرفته مشخص شده است که فیتوهورمون‌های سنتز شده توسط باکتری‌های ریزوسفری عامل اصلی در تعامل باکتری‌ها با گیاه میزبان هستند.

در بسیاری از گیاهانی که فسفر کافی ندارند از طریق تولید انواع اکسیژن فعال (ROS) استرس اکسیداتیو رخ می‌دهد. اکسیژن‌های فعال محصولات طبیعی فعالیت‌های سلولی در میتوکندری، کلروپلاست، غشاء سلولی و پراکسی‌زوم هستند. آن‌ها هنگامی که بیشتر از مقادیر آنتی‌اکسیدان گیاهی باشند، مضر هستند و می‌توانند رشد و عملکرد گیاه را کاهش دهند. با این حال، گیاهان دارای سیستم دفاعی آنزیمی و غیر آنزیمی برای مهار ROS هستند.

این پژوهش توسط آقای سهندی و همکارانش در مرکز تحقیقات گیاهان دارویی کرج با هدف افزایش عملکرد نعناع با استفاده از باکتری‌های حل‌کننده فسفات انجام شد. علاوه بر این، وضعیت آنتی‌اکسیدانی ناشی از این باکتری‌ها و ارتباط آن با رشد نعناع و خصوصیات فیتوشیمیایی را مورد بررسی قرار دادند که مشخص شد، کود فسفر و باکتری‌های حل‌کننده فسفات (PSB) بر خصوصیات رشد نعناع اثرمعنی‌داری داشتند. مشخصات برگ شامل تعداد برگ، طول و عرض برگ و وزن خشک آن با تأمین فسفر توسط کودهای فسفاته یا PSB بهبود یافت.

همچنین مشخص شد که استفاده از این باکتری‌ها به‌همراه کود فسفات تأثیر معنی‌داری بر کربوهیدرات‌های محلول و پروتئین داشته است. در مقایسه با نمونه شاهد، استفاده از PSB به تنهایی محتوای کربوهیدرات محلول را، در سال 2015 و 2016 کاهش داد. تغییرات پروتئین توسط  PSB به اثر سال بستگی داشت، به‌عبارتی در سال 2015 میزان پروتئین گیاه به‌طرز قابل‌توجهی افزایش یافته و در سال بعد نسبت به نمونه شاهد کاهش یافته است. از سمت دیگر کودهای فسفات شیمیایی و بیولوژیکی، کربوهیدرات محلول نعناع را کاهش داده و در مقابل، پروتئین آن را افزایش داد. در این پژوهش برای آنالیز نمونه‌ها از دستگاه GC/MS استفاده کردند.

بنابراین به‌طور کلی فسفر تأمین شده توسط کود شیمیایی یا PSB ویژگی‌های رشد نعناع را بهبود بخشید. رنگدانه‌های فتوسنتزی با استفاده از کود شیمیایی یا بیولوژیکی فسفر افزایش یافته است. همچنین استفاده از باکتری‌های حل‌کننده فسفات، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی را افزایش داد. در نتیجه ترکیب PSB با کود فسفات باعث کاهش مصرف کود و در عین حال افزایش بازده آن می‌شود.