بيوفيريايُعدّ كلٌّ من فطر Bassiana وفطر Metarhizium anisopliae من أهمّ الفطريات الممرضة للحشرات وأكثرها استخدامًا في مكافحة الآفات. وقد أظهرت دراسات حديثة قدرتهما على تعزيز نموّ النباتات بعد التلقيح الاصطناعي. ولتقييم تأثيرات استعمار النباتات وتعزيز نموّها بدقة أكبر، تمّ استخدام...فطر البوفيريا الباسيانافي هذه الدراسة، تم استخدام 13 سلالة من فطر Beauveria bassiana و73 سلالة من فطر Metarhizium anisopliae، على التوالي، كفطريات ريزوسفيرية في نظام زراعة مائية لدراسة تأثيرهما على المحاصيل الزراعية. وتم رصد وتسجيل معايير نمو النبات، بما في ذلك طول النبات، وطول الجذر، والوزن الطازج، لمدة 35 يومًا متتالية لتأكيد تأثير التلقيح بالفطريات الممرضة للحشرات على تعزيز النمو. وأظهرت نتائج تقييم معدل استعادة الفطريات (FRR) أن كلاً من Beauveria bassiana وMetarhizium anisopliae قادران على الاستيطان الداخلي لأنسجة الذرة. في اليوم السابع، بلغ معدل الكشف عن Beauveria bassiana 100% في كل من السيقان والأوراق، ولكن بحلول اليوم الثامن والعشرين، انخفض معدل الكشف في السيقان إلى 11.1% وفي الأوراق إلى 22.2%. مع ذلك، لم يُرصد فطر *Beauveria bassiana* في الجذور حتى اليوم الثامن والعشرين، بنسبة رصد بلغت 33.3%. وخلال فترة المراقبة، عُزلت سلالات *Metarhizium anisopliae* من جذور وسيقان وأوراق النبات بنسبة رصد عالية. وقد أكد تضخيم الحمض النووي الخاص بالفطريات بتقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) الاستعمار المنهجي لفطري *Beauveria bassiana* و*Metarhizium anisopliae* في مختلف الأنسجة؛ وأظهرت هذه الطريقة حساسية رصد أعلى ونسبة تفاعل إيجابية بلغت 100%. وبالمقارنة مع القيم الأولية في المحلول المائي، انخفضت كثافة الفطريات إلى أقل من 1% بحلول اليوم الحادي والعشرين. وبذلك، نجحت السلالتان المختارتان من الفطريات الممرضة للحشرات في الاستيطان الداخلي، وليس الاستعمار الخارجي، في منطقة جذور الذرة، وعززتا نموها بشكل ملحوظ في نظام الزراعة المائية. وتتمتع الفطريات الممرضة للحشرات بإمكانات هائلة للاستخدام في الزراعة العضوية، بما في ذلك استخدامها كمبيدات حيوية وأسمدة حيوية.
أثبتت الفطريات الممرضة للحشرات أهميتها كعوامل مكافحة بيولوجية لإدارة الآفات المختلفة نظرًا لنطاق عوائلها الواسع وسهولة إنتاجها واستقرارها وقدرتها العالية على إحداث المرض.1، 2، 3في الصين، يتم استخدام *Beauveria bassiana* و *Metarhizium anisopliae* تجاريًا من أجل المكافحة المستدامة لآفات الذرة الرئيسية (مثل حفار الذرة ودودة اللوز القطنية) لتجنب الإفراط في استخدام المبيدات الكيميائية.4في إدارة الآفات باستخدام الفطريات، تكون العلاقة الثلاثية بين النباتات والآفات والفطريات أكثر تعقيدًا بكثير من العلاقة بين الآفات ومسببات الأمراض الفطرية.
تعيش العديد من النباتات في علاقة تكافلية مع الفطريات الداخلية.5والتي تعيش في أنسجة النبات دون أن تسبب لها ضرراً كبيراً6الفطريات الداخلية هي كائنات حية تتشكل بعد إقامة علاقة تكافلية متبادلة المنفعة مع مضيفها.7يمكنها أن تعزز نمو النباتات بشكل مباشر أو غير مباشر، وأن تزيد من قدرتها على التكيف مع الظروف المعاكسة، بما في ذلك الضغوط الحيوية وغير الحيوية.8، 9، 10تمتلك الفطريات الداخلية خصائص تطورية مهمة وسمات معيشية، مثل الاستعمار، والانتشار، والتخصص في النباتات المضيفة، واستعمار أنسجة نباتية متنوعة.11لقد حظي استخدام الفطريات الداخلية ككائنات داخلية باهتمام بحثي واسع النطاق، وأظهر العديد من المزايا الفريدة مقارنة بالكائنات الداخلية التقليدية.
يمكن أن تصيب الفطريات Beauveria bassiana و Metarhizium anisopliae مجموعة متنوعة من النباتات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر القمح وفول الصويا والأرز والبقوليات والبصل والطماطم والنخيل والعنب والبطاطس والقطن.12تحدث العدوى الموضعية أو الجهازية بشكل رئيسي في جذور وسيقان وأوراق وأنسجة النباتات الداخلية.11يمكن أن يعزز التلوث الاصطناعي من خلال معالجة البذور والتطبيق الورقي وريّ التربة نمو النبات من خلال التلوث الداخلي بالفطريات.13، 14، 15، 16أدى معالجة بذور المحاصيل بفطريات Beauveria bassiana و Metarhizium anisopliae إلى إحداث عدوى داخلية ناجحة في أنسجة النبات وتعزيز نمو النبات عن طريق زيادة ارتفاع الساق وطول الجذر والوزن الطازج للجذر والوزن الطازج للساق.17، 18، 19تلقيح التربة وأوراق الشجريُعد رش فطر Beauveria bassiana من أكثر طرق التطبيق شيوعًا، والتي يمكن أن تعزز بشكل كبير نمو شتلات الذرة.20
كان الهدف من هذه الدراسة هو تقييم تأثيرات تعزيز النمو وخصائص استعمار شتلات الذرة بواسطة Beauveria bassiana و Metarhizium anisopliae وتأثيرها على نمو النبات في أنظمة الزراعة المائية.
في تجربة استمرت 35 يومًا، أدى العلاج بالفطريات Beauveria bassiana و Metarhizium anisopliae إلى تعزيز نمو الذرة بشكل ملحوظ. وكما هو موضح في الشكل 1، فإن التأثير المحفز للفطريات على مختلف أعضاء الذرة يعتمد على مرحلة نموها.
نمو شتلات الذرة تحت تأثير معالجات مختلفة مع مرور الوقت. من اليسار إلى اليمين، تمثل الخطوط ذات الألوان المختلفة شتلات الذرة في المجموعة الضابطة، والمجموعة المعالجة بفطر Beauveria bassiana، والمجموعة المعالجة بفطر Metarhizium anisopliae، على التوالي.
تمت دراسة استعمار أنسجة الذرة بواسطة فطر *Beauveria bassiana* وفطر *Metarhizium anisopliae* باستخدام تقنية تضخيم الحمض النووي PCR. يوضح الجدول 5 أن فطر *Beauveria bassiana* استعمر 100% من جميع أنسجة أعضاء الذرة في كل نقطة أخذ عينات (من 7 إلى 35 يومًا). لوحظت نتائج مماثلة لفطر *Metarhizium anisopliae* في أنسجة الأوراق، ولكن لم يكن استعمار هذا الفطر دائمًا بنسبة 100% في سيقان وأوراق الذرة.
تُعد طرق التلقيح بالغة الأهمية لأنماط استعمار الفطريات.28بارسا وآخرون29أظهرت الدراسات أن فطر *Beauveria bassiana* قادر على استعمار النباتات داخليًا عند رشه أو ريه، بينما لا يمكن استعمار الجذور إلا بالري. وفي الذرة الرفيعة، أفاد تيفيرا وفيدال أن تلقيح الأوراق يزيد من معدل استعمار *Beauveria bassiana* للساق، بينما يزيد تلقيح البذور من معدل الاستعمار في كل من الجذور والسيقان. في هذه الدراسة، قمنا بتلقيح الجذور بنوعين من الفطريات عن طريق إضافة معلق من الأبواغ الفطرية مباشرةً إلى نظام الزراعة المائية. قد تُحسّن هذه الطريقة من كفاءة انتشار الفطريات، حيث يُسهّل الماء الجاري انتقال الأبواغ الفطرية إلى جذور الذرة. بالإضافة إلى طرق التلقيح، تؤثر عوامل أخرى، مثل الكائنات الحية الدقيقة في التربة، ودرجة الحرارة، والرطوبة النسبية، والوسط الغذائي، وعمر النبات ونوعه، وكثافة التلقيح، ونوع الفطر، على نجاح استعمار أنسجة النبات المختلفة بالفطريات.28
علاوة على ذلك، يُعدّ تضخيم الحمض النووي الخاص بالفطريات بتقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) طريقةً جديدةً وحساسةً للكشف عن الفطريات الداخلية. فعلى سبيل المثال، بعد زراعة أنسجة نباتية على أوساط فطرية انتقائية، تم الكشف عن عدد قليل من مستقبلات الكشف الحرة (FRR) لفطر *Beauveria bassiana*، بينما أظهر تحليل PCR كشفًا بنسبة 100%. وقد يكون انخفاض كثافة الفطريات الداخلية في الأنسجة النباتية أو تثبيط نمو الأنسجة النباتية بواسطة الكائنات الحية سببًا في عدم نجاح نمو الفطريات على الأوساط الانتقائية. ويمكن تطبيق تقنية تضخيم الحمض النووي بتقنية PCR بشكل موثوق لدراسة الفطريات الداخلية.
أظهرت دراسات سابقة أن بعض مسببات الأمراض الحشرية الداخلية يمكن أن تعمل كأسمدة حيوية من خلال تعزيز نمو النبات. جابر وآخرون [16]أفاد روسو وآخرون أن بذور القمح الملقحة بفطر Beauveria bassiana لمدة 14 يومًا تميزت بسيقان أطول، وجذور أطول، ووزن جذر طازج أكبر، ووزن ساق أكبر من النباتات غير الملقحة.[30]وأفادت التقارير أن رش أوراق الذرة بفطر Beauveria bassiana يزيد من طول النبات وعدد الأوراق وعدد العقدة الأولى في السنبلة.
في دراستنا، عزز نوعان من الفطريات الممرضة للحشرات المختارة، وهما Beauveria bassiana و Metarhizium anisopliae، نمو الذرة بشكل كبير في نظام زراعة النباتات المائية، وأقاما استعمارًا منهجيًا لأنسجة مختلفة من شتلات الذرة، وهو ما يُتوقع أن يعزز النمو على المدى الطويل.
في المقابل، وجد مولونياني وزملاؤه أنه حتى بعد أربعة أسابيع من ري التربة، لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في طول النبات، أو عدد الجذور، أو عدد الأوراق، أو الوزن الطازج، أو الوزن الجاف بين كروم العنب المعالجة وغير المعالجة بفطر *Beauveria bassiana*. وهذا ليس بالأمر المفاجئ، إذ أن قدرة سلالات فطرية معينة على التطفل الداخلي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنوع النبات المضيف، وصنفه، والظروف الغذائية، والتأثيرات البيئية. درس تول وميينغ تأثير معالجة بذور الذرة بفطر *Beauveria bassiana* (GHA). ووجدا أن *Beauveria bassiana* يعمل كمحفز للنمو في الذرة فقط في ظل ظروف التغذية الكافية، ولم يُلاحظ أي تأثير محفز في ظل ظروف نقص التغذية. وبالتالي، فإن آلية استجابة النبات لتأثيرات التطفل الداخلي للفطريات لا تزال غير واضحة وتتطلب مزيدًا من البحث.
درسنا تأثير الفطريات الممرضة للحشرات *Beauveria bassiana* و*Metarhizium anisopliae* كمحفزات للنمو في الذرة. مع ذلك، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت الآلية الأساسية هي منطقة الجذور أم التطفل الداخلي. رصدنا ديناميكيات أعداد *Beauveria bassiana* و*Metarhizium anisopliae* في المحاليل المائية وأنسجة النبات لتوضيح آليات عملها. باستخدام وحدات تكوين المستعمرات (CFU) كمؤشر، وجدنا أن وفرة *Beauveria bassiana* و*Metarhizium anisopliae* في المحلول المائي انخفضت بسرعة. بعد أسبوع واحد، كان التركيز المتبقي لـ*Metarhizium anisopliae* أقل من 10%، و*Beauveria bassiana* أقل من 1%. في محلول الذرة المزروع مائيًا، اختفى كلا الفطرين تقريبًا بحلول اليوم الثامن والعشرين. وأظهرت تجارب المقارنة أن جراثيم كلا الفطرين احتفظت بحيوية عالية في النظام المائي بعد أسبوع. وبالتالي، فإن الفطريات الداخلية، المتأثرة بالتصاق الجراثيم، والتعرف على العائل، والمسارات الداخلية، هي السبب الرئيسي للانخفاض الحاد في وفرة الفطريات في النظام المائي. علاوة على ذلك، فإن وظيفة الفطريات المحفزة للنمو تعود في المقام الأول إلى وظيفتها الداخلية، وليس وظيفتها في منطقة الجذور.
ترتبط الوظائف البيولوجية عمومًا بكثافة التجمعات الفطرية. ولا يمكننا تحديد العلاقة بين تحفيز نمو النبات وكثافة هذه التجمعات إلا من خلال قياس عدد الفطريات الداخلية في أنسجة النبات. وتتطلب آليات تحفيز نمو النبات في تفاعلات الفطريات الممرضة للحشرات مع النبات مزيدًا من البحث. لا تقتصر أهمية الفطريات الممرضة للحشرات على دورها الفعال في المكافحة البيولوجية للآفات، بل تلعب أيضًا دورًا هامًا في تحفيز نمو النبات، مما يفتح آفاقًا جديدة لفهم التفاعلات البيئية بين النباتات والآفات والفطريات الممرضة للحشرات.
تم اختيار تسعين شتلة ذرة صحية ومتجانسة النمو عشوائيًا من كل مجموعة تجريبية. وتم غسل الوسط الزراعي المحيط بجذور كل شتلة بعناية بالماء المقطر لتجنب إتلاف نظام الجذور. ثم زُرعت شتلات الذرة المعالجة، التي أظهرت نموًا متجانسًا في كل من الأجزاء الهوائية والجذرية، في نظام زراعة الذرة المائي.
تم تحليل جميع البيانات التجريبية باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) في برنامج IBM SPSS Statistics (الإصدار 20.0)، وتم تحديد أهمية الاختلافات بين المعالجات باستخدام اختبار Tukey's HSD (P ≤ 0.05).
بما أن المواد النباتية تم شراؤها من موزع محلي معتمد، لم تكن هناك حاجة إلى ترخيص. يتوافق استخدام النباتات أو المواد النباتية في هذه الدراسة مع الإرشادات الدولية والوطنية والمؤسسية ذات الصلة.
في الختام، لعب نوعان من الفطريات الممرضة للحشرات، وهما *Beauveria bassiana* و*Metarhizium anisopliae*، دورًا إيجابيًا في تعزيز نمو بادرات الذرة بعد تلقيح منطقة الجذور بنظام الزراعة المائية. وقد تمكن هذان النوعان من استعمار جميع أعضاء وأنسجة الذرة بشكل منهجي عبر نظام الجذور خلال أسبوع واحد. وكشفت ديناميكيات تجمعات الفطريات في المحلول المائي واستعمارها لأنسجة الذرة أن وظيفة الفطريات الداخلية، بالإضافة إلى وظيفتها في منطقة الجذور، ساهمت بشكل أكبر في تعزيز نمو النبات الملحوظ. وأظهر السلوك الداخلي للفطريات بعض الخصائص النوعية. وقد أثبت تضخيم نطاقات الحمض النووي الخاصة بالفطريات باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) أنه أكثر حساسية من طرق الكشف عن المستعمرات باستخدام أوساط انتقائية للفطريات. ويمكن استخدام هذه الطريقة لتتبع استعمار الفطريات وتوزيعها المكاني في أنسجة النبات بدقة أكبر. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح الآليات التي تستجيب بها النباتات وآفات النباتات للتأثيرات الداخلية للفطريات (معلومات إضافية).
تتوفر مجموعات البيانات التي تم إنشاؤها خلال هذه الدراسة من المؤلف المسؤول عند الطلب المعقول.
تاريخ النشر: 20 يناير 2026