تبليغاتX
زیست فناوری در کشاورزی
اطلاعاتی در مورد استفاده ی بیوتکنولوژی در زراعت و اصلاح نباتات
تثبیت ازت به روش همیاری
________________________________________
کودهای بیولوژیک که با استفاده از میکروارگانیسم های مفید خاک تولید می شوند در سالهای اخیر مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. مشکلات اقتصادی ناشی از افزایش رو به رشد بهای کودهای شیمیایی از یک سو و مسائل زیست محیطی مرتبط با مصرف غیر اصولی این کودها از قبیل ایجاد آلودگیهای محیطی. افت سطح حاصلخیزی خاک و کاهش کیفیت محصولات از سوی دیگر، موجبات این حسن توجه را فراهم آورده اند.
تلاش برای بهره گیری از سیستم های بیولوژیک تثبیت کننده ازت به عنوان مناسبترین جایگزین برای کودهای ازتی ابعاد گسترده تری یافته و جلوه های روشنی از امکان تحقق آرمان دیرینه محققان بری استفاده از این پدیده مفید در کشت محصولات استراتژیک مانند انواع غلات ظاهر شده است.یکی از روشهای تولید کودهای بیولویک استفاده از باکتریهای همیار(Associative) است.
همیاری بین باکتریها وگیاهان که همیاری همزیستی(Associative Symbiosis) نیز نامیده می شود به معنی ارتباط متقابلا مفید بین باکتریها و گیاهان بدون تشکبل اندام همزیستی خاص می باشد. پتانسیل واقعی تثبیت ازت به این روش در حدی است که می تواند تا 50 درصد از ازت مورد نیاز گیاه را تامین
نماید.
دلایل تثبیت ازت به روش همیاری
- افزایش ارت کل تثبیت شده در بعضی مناطق که تثبیت ازت به روش همیاری می تواند بهترین دلیل برای این افزایش باشد ؛
- احیای استیلن به اتیلن توسط قطعات ریشه، ریشه و خاک اطراف آن و همچنین توسط گیاه دست نخورده ؛
- وارد شدن 15Nاز 15N2به بعضی گیاهان.
انواع همیاری :
1- همیاریهای فیلوسفری
فیلوسفر(سطح برگ گیاهان) به دلیل عرضه رطوبت وترکیبات مختلفی از جمله کربوهیدراتها، جایگاه مناسبی برای فعالیت بعضی میکروارگانیسمها به شمار می رود. باکتریهای گرم منفی وحاوی رنگدانه های زرد و مخمرها در فیلوسفر فراوان تر هستند. بعضی ازباکتریهای هتروتروف و سیانوباکتریهای موجود در سطح برگ می توانند ازت مولکولی هوا را تثبیت کنند. این باکتریها از انواع هوازی ، بیهوازی و هتروتروفهای اختیاری هستند.
گیاهان میزبان از جنسهای مختلف گیاهی بوده و از نظر جغرافیایی در تمام نقاط دنیا پراکنده هستند ولی به دلیل بالا بودن میزان رطوبت در مناطق حاره ، فیلوسفر گیاهان این مناطق شرایط مناسب تری را برای فعالیت میکروارگانیسمهای تثبیت کننده ازت فراهم می کند. باکتریهای تثبیت کننده ازت در فیلوسفربیشترمتعلق به خانواده انتروباکتریاسه و ازتوباکتریاسه هستند. میزان تثبیت ازت توسط این همیاری در حد چند کیلوگرم در هکتار برآورد شده است.
2- همیاریهای ریزوسفری
همیاری بین باکتریهای تثبیت کننده ازت به روش همیاری و گیاهان میزبان بدون تشکیل اندام تمایز یافته خاصی در ریشه این گیاهان صورت می گیرد. باکتریهای همیار ، علاوه بر تثبیت ازت می توانند با ترشح مواد محرک رشد باعث افزایش رشد گیاه شوند. اولین مورد همیاری بین باکتریها و گیاهان در سال 1972 میان باکتری ازتوباکتر پاسپالی و گیاه پاسپالوم نوتاتوم گزارش گردید. برآورد شده است که این باکتری می تواند در همیاری با گیاه میزبان سالیانه تا 90 کیلوگرم در هکتار ازت تثبیت نماید. همچنین مشخص شده است که مقادیر قابل توجهی ازت در اراضی کشاورزی مناطق گرمسیر(حاره) مخصوصا در کشتزارهای برنج و نیشکرو همچنین در مراتع تثبیت می شود و بررسیها نشان داده است که گیاه برنج می تواند 20 تا 30 درصد از نیاز ازتی خود را از طریق تثبیت بیولوژیک ازت تامین نماید.
بعد از کشف همیاری بین باکتری ازتوباکتر پاسپالی و گیاه پاسپالوم نوتاتوم ، همیاری بین باکتریها وگراسهای علفی و غلات در زیست ـ بومهای طبیعی و کشاورزی در حد وسیعی مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعات منجر به شناسایی جنسها و گونه های جدیدی از باکتریهای تثبیت کننده ازت مانند ازوسپیریلوم ،کلبسیلا ، هرباسپیریلوم ، انتروباکتر ، اروینیا ، باسیلوس ، استوباکتر و باکتریهای شبه سودوموناس گردید( جدول 1 ). از این باکتریها ، مهمترین باکتری که در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است باکتری ازوسپیریلوم می باشد.
جدول 1 - مهمترین باکتریهای تثبیت کننده ازت به روش همیاری با گیاهان غیر لگوم.
جنس و گونهباکتری گیاه- میزبان منبع
ازوسپیریلوم
ازوسپیریلوم لیپوفروم
ازوسپیریلوم برازیلنس
ازوسپیریلوم آمازوننس
ازوسپیریلوم هالوپریفرنس گرامینه ها
برنج ، سورگوم ، ذرت
نیشکر ، گراسها
همیاری باکتریهای جنس ازوسپیریلوم و گیاهان
اکولوژی و گیاهان میزبان
ازوسپیریلوم یکی از مهمترین میکروارگانیسم های تثبیت کننده ازت در مناطق گرمسیر می باشد. این باکتری با گیاهان تک لپه ای مختلفی از جمله غلات مهم زراعی مانند گندم، برنج، ذرت و گیاهان دیگر مانند سورگوم، نیشکر، ارزن، چاودار و گراسهای علفی مانند دیجیتاریا و کالار گراس و همچنین با تعدادی از گیاهان دو لپه ای بصورت همیاری زیست می کند. پراکنش جغرافیایی ازوسپیریلوم بسیار گسترده می باشد، بطوریکه وجود این باکتری در خاک و ریشه گیاهان مناطق معتدل، سرد و گرمسیر دنیا گزارش شده است ولی فراوانی آن در مناطق گرمسیر بیشتر است.
طبقه بندی
باکتریهای جنس ازوسپیریلوم از خانواده اسپیریلاسه می باشد. جنسهای دیگر این خانواده آکواسپیریلوم ، هرباسپیریلوم و کامپیلوباکتر هستند. در مورد تاریخچه باید گفت که در سال 1922 بیجرینک باکتری جدیدی کشف کرد و ابتدا آن را ازتوباکتر اسپیریلوم نامید ولی در سال 1925 نام آن را به اسپیریلوم لیپوفروم تغییر داد. توانایی تثبیت ازت توسط این باکتری در سال 1963 بوسیله بکینگ با روش ایزوتوپی 15N مشخص گردید. در سال 1978 تاراند و همکاران با تعیین درصد مولی گوانین و سیتوزین DNA باکتری ، نام ازوسپیریلوم را برای این جنس پیشنهاد کردند زیرا درصد مولی گوانین و سیتوزین DNA این باکتری برابر 71-69 بدست آمد که بسیار بیشتر از درصد مربوط به جنس اسپیریلوم بود.
تاکنون بر اساس خصوصیات ظاهری و قرابت ژنتیکی، پنج گونه ازباکتریهای این جنس به نامهای برازیلنس، لیپوفروم، آمازوننس، هالوپریفرنس و ایراکنس شناسایی شده و مورد تایید قرار گرفته است
+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و ششم آذر 1387ساعت 10:45 بعد از ظهر  توسط سید مهدی اسحاقی سردرود | 
مقدمه:

عوامل بیرونی و درونی در رشد گیاهان موثرند از مهمترین عوامل درونی ، هورمونها و از مهمترین عوامل بیرونی نور و دما را می‌توان نام برد. هورمونها عهده‌دار تنظیم و هماهنگی فرآیندهایی هستند که در نقاط مختلف پیکر گیاهان صورت می‌گیرند. این مواد از ترکیبات آلی هستند که در بافتهای ویژه‌ای ساخته می‌شوند و مستقیما از یاخته‌ای به یاخته دیگر و یا از طریق آوندها در سراسر گیاه انتقال می‌یابند و در محل هدف تاثیر می‌گذارند. بعضی از هورمونها نیز اثر بازدارندگی دارند. بطور کلی رشد و نمو طبیعی یک گیاه ، بیشتر توسط اعمال متقابل هورمونهای تحریککننده و بازدارنده تنظیم می‌شود. بعضی از هورمونهای گیاهی محرک رشد هستند، در حالی که هورمونهای دیگری همین فرآیندها را کند می‌کنند یا به تاخیر می‌اندازند.

انواع هورمونهای گیاهی....

اکسین:

فراوانترین اکسین طبیعی اسید اندول استیک است. مناطقی از گیاه که فعالیتهای رشد و نمو درآنها شدید است معمولا بیشترین مقدار اکسین را تولید میکنند. بدین ترتیب مریستمهای مختلف از جمله مریستم نوک ساقه، مریستم نوک ریشه و کامبیومها سرشار از اکسین هستند. اکسینها علاوه بر تاثیری که در افزایش طول یاخته دارند، در کنترل ریزش پاییزی برگها و میوه‌ها، جلوگیری از رشد ریشه‌های نابجا، رشد گل و میوه در بسیاری گیاهان دخالت می‌کنند. این هورمون به مقدار کم برای رشد ریشه لازم است و افزایش جزئی آن از رشد ریشه جلوگیری می‌کند. اکسین سبب نسخه برداری RNA از DNA و در نتیجه افزایش سنتز پروتئین می‌شود. در بسیاری از دو لپه‌ایها رشد جوانه‌های جانبی به وسیله اکسین متوقف می‌شود. اکسین همچنین در بازدارندگی فعالیت فصلی کامبیوم آوندی و نمو چوب پسین نقش دارد.

جیبرلین:

پژوهشگران ژاپنی هنگام پژوهش بر روی نوعی بیماری قارچی برنج که باعث دراز شدن غیر طبیعی گیاه نورسته می‌شود جیبرلینها را کشف کردند. این قارچ ماده‌ای به نام جیبرلین A را ترشح می‌کند که وقتی آن را روی بوته‌های سالم برنج بپاشند، در آنها هم نشانه چنین بیماری مشاهده می‌شود. جیبرلین A مخلوطی از شش نوع ترکیب شیمیایی کاملا متمایز است. تاکنون در حدود 84 نوع جیبرلین متفاوت بطور طبیعی در گیاهان شناخته شده‌اند. مهمترین اثر جیبرلینها در افزایش طول ساقه‌ها است. جیبرلینها همچنین سبب تمایز یاخته‌ای می‌شوند. در گیاهان چوبی ، جیبرلینها سبب تحریک کامبیوم آوندی جهت تولید آبکش پسین می‌شوند. بطور کلی تمام جنبه‌های مختلف رشد و نمو در گیاهان از رویش دانه تا تشکیل میوه می‌توانند تحت تاثیر جیبرلینها قرار بگیرند. اثر تحریک کنندگی جیبرلین در رشد ساقه ، بویژه در ساقه‌های گیاهان طوقه‌ای ، با افزایش ابعاد یاخته و تعداد آن آشکار می‌شود. جیبرلینها به مقادیر مختلف در همه بخشهای گیاه وجود دارند. ولی بیشترین مقدار آنها در دانه‌های نارس دیده شده است. بطور کلی رویش دانه در نتیجه تغییر واکنشهای متابولیسمی از صورت کاتابولیسمی به آنابولیسمی حاصل می‌شوند و جیبرلین باعث افزایش فعالیت و یا سنتز گروه ویژه‌ای از آنزیمها می‌گردد که متابولیسم قطعات 2 کربنی را تغییر داده موجبات سنتز ترکیبات حد واسط را فراهم می‌آورد.

سیتوکینین:

سیتوکینینها شامل گروهی از ترکیبات محرک رشد هستند که فرآیند تقسیم را در یاخته‌ها تحریک می‌کنند. سیتوکینینها در تمام مراحل رشد گیاهان دارای نقش هستند این ترکیبات بر روی متابولیسم از جمله فعالیت آنزیمها و بیوسنتز مراحل رشد تاثیر می‌گذارند و همچنین در ظهور اندامکها و انتقال مواد غذایی در گیاهان موثر بود و مقاومت گیاه را نسبت به عواملی مانند پیری ، آلودگیهای ویروسی و علفکشها و همچنین دمای پایین افزایش می‌دهند. سیتوکینینها ابتدا در شیر نارگیل که آندوسپرم مایع است پیدا شدند. اگر به محیط کشت بافت ساقه تنباکو سیتوکینین اضافه شود یاخته‌های غول پیکر بوجود می‌آیند یعنی سیتوکینین باعث بزرگ شدن یاخته‌ها می‌شود. سیتوکینین مصنوعی که بیشتر در تحقیقات بکار می‌رود، کینتین نام دارد. مجموع کینتین و اسید اندول استیک سبب تسریع تقسیم یاخته‌ای و در نتیجه تولید یاخته‌های بیشمار می‌شود. سیتوکینینها در چیرگی راسی (تسلط انتهایی) دخالت دارند با وارد کردن این هورمون در محل جوانه‌ها از رشدشان جلوگیری می‌شود. نقش دیگر سیتوکینینها جلوگیری از پیری برگهاست.

اتیلن:

اتیلن از لحاظ آن که به حالت گاز است یک هورمون غیر معمولی است. در اوایل قرن نوزدهم، پرورش دهندگان میوه کوشیدند تا رنگ و طعم مرکبات را با قرار دادن آنها در اتاقی که با بخاری زغال سنگی گرم می‌شد مرغوبتر کنند. مدتها تصور می‌شد که گرما سبب رسیدن میوه می‌شود. سپس پژوهشهای فراوان نشان داد که در حقیقت فرآورده‌های کروسن سبب رسیدن میوه ها می‌شوند. از بین این فرآورده‌ها، گاز اتیلن، گاز بسیار فعال تشخیص داده شد. به دنبال آن دانسته شد که اتیلن بوسیله گیاهان هم تولید می‌شود. این گاز قبل از رسیدن میوه‌ها در گیاه تولید می‌شود و مسئول تغییرات رنگ، بافت و ترکیبات شیمیایی هنگام رسیدن آنهاست. اکسین در تراکم معین سبب تولید مقدار زیادی اتیلن در گیاه می‌شود. هنگامی که پیری برگ آغاز می‌شود اتیلن تنظیم کننده اصلی ریزش برگ است این گاز سبب تسریع در سنتز آنزیم سلولاز و آزاد شدن آن می‌شود. این آنزیم دیواره‌های یاخته را از بین می‌برد. اگر پیش از آغاز پیری برگ اکسین به آن اضافه شود، از پیری برگ جلوگیری می‌گردد. ولی پس از تشکیل لایه ریزش، اکسین ریزش برگ را با تحریک تولید اتیلن، تسریعمی‌کند.

اسید آبسیسیک

این هورمون سبب خواب گیاه می‌شود. آغشته کردن جوانه‌های رویشی به اسید آبسیسیک آنها را به جوانه‌های زمستانی تبدیل می‌کند. بدین ترتیب که این اسید بیرونی‌ترین برگهای مریستمی را به پولک مبدل می‌سازد. این هورمون در دانه‌های بسیاری از گونه‌های گیاهی وجود دارد و سبب خواب دانه می‌شود. اسید ابسیسیک سبب بسته شدن روزنه‌ها به هنگام کم آبی می‌شود تا از تعرق جلوگیری کند. بدین سبب این هورمون به عنوان محافظ گیاه در مقابل شرایط نامساعد محیطی شناخته شده است. اسید ابسیسیک همچنین از تاثیر جیبرلین بر تولید جوانه‌ها جلوگیری می‌کند و این بازدارندگی بوسیله سیتوکینین برگشت پذیر است. اسید ابسیسیک علاوه بر تاثیر بر خواب جوانه و دانه و جداشدن برگ و میوه از گیاه بر رشد گیاه و تشکیل گل نیز اثر بازدارنده و یا گاهی محرک دارد. این ماده بر رشد قسمتهای مختلف بسیاری از گیاهان اثر بازدارنده دارد و اثر ترکیبات طبیعی محرک رشد را خنثی می‌کند
+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و ششم آذر 1387ساعت 10:43 بعد از ظهر  توسط سید مهدی اسحاقی سردرود |