تُظهر هذه الدراسة أن فطر *Kosakonia oryziphila* NP19، وهو فطر تكافلي معزول من جذور الأرز، يُعد مبيدًا حيويًا واعدًا لتعزيز نمو النبات ومكافحة مرض لفحة الأرز الناجم عن فطر *Pyricularia oryzae*. أُجريت تجارب مخبرية على أوراق طازجة من شتلات أرز الياسمين من صنف Khao Dawk Mali 105 (KDML105). وأظهرت النتائج أن NP19 يثبط بفعالية إنبات جراثيم *Pyricularia oryzae*. وقد تم تثبيط عدوى *Pyricularia oryzae* في ظل ثلاث ظروف معالجة مختلفة: أولًا، تم استعمار الأرز بفطر NP19 وتلقيحه بجراثيم *Pyricularia oryzae*؛ ثانيًا، تم وضع خليط من NP19 وجراثيم *Pyricularia oryzae* على الأوراق؛
بكتيريا منطقة الجذور *Kosakonia oryziphila* NP1914تم عزل فطر *Kosakonia oryziphila* NP19 من جذور الأرز (Oryza sativa L. cv. RD6). يتميز هذا الفطر بخصائص محفزة لنمو النبات، بما في ذلك تثبيت النيتروجين، وإنتاج حمض الإندول أسيتيك (IAA)، وإذابة الفوسفات. ومن المثير للاهتمام أن *Kosakonia oryziphila* NP19 ينتج إنزيم الكيتيناز.14.أدى تطبيق مستخلص *Kosakonia oryziphila* NP19 على بذور أرز KDML105 إلى تحسين معدل بقاء الأرز بعد الإصابة بمرض لفحة الأرز. تهدف هذه الدراسة إلى (1) توضيح آلية تثبيط *Kosakonia oryziphila* NP19 لمرض لفحة الأرز، و(2) دراسة تأثير *Kosakonia oryziphila* NP19 في مكافحة مرض لفحة الأرز.
تلعب العناصر الغذائية دورًا حاسمًا في نمو النبات وتطوره، إذ تُعدّ عواملَ تُسهم في مكافحة العديد من الأمراض الميكروبية. ويُحدد التغذية المعدنية للنبات مقاومته للأمراض، وخصائصه المورفولوجية أو النسيجية، وقدرته على النجاة من مسببات الأمراض. يُمكن للفوسفور أن يُبطئ من تطور مرض لفحة الأرز ويُقلل من حدّته عن طريق زيادة تخليق المركبات الفينولية. ويُقلل البوتاسيوم عمومًا من انتشار العديد من أمراض الأرز، مثل لفحة الأرز، وبقعة الأوراق البكتيرية، وبقعة غمد الورقة، وتعفن الساق، وبقعة الأوراق. وقد أظهرت دراسة أجراها بيرينود أن الأسمدة الغنية بالبوتاسيوم يُمكنها أيضًا أن تُقلل من انتشار الأمراض الفطرية في الأرز وتزيد من المحصول. كما أظهرت دراسات عديدة أن الأسمدة الكبريتية تُحسّن مقاومة المحاصيل لمسببات الأمراض الفطرية.27يمكن أن يؤدي فرط المغنيسيوم (أحد مكونات الكلوروفيل) إلى مرض لفحة الأرز.21يمكن للزنك أن يقتل مسببات الأمراض بشكل مباشر، مما يقلل من شدة المرض.22أظهرت التجارب الحقلية أنه على الرغم من أن تركيزات الفوسفور والبوتاسيوم والكبريت والزنك في تربة الحقل كانت أعلى منها في تجربة الأصص، إلا أن مرض لفحة الأرز استمر في الانتشار عبر أوراق الأرز. قد لا تكون العناصر الغذائية في التربة فعالة جدًا في مكافحة لفحة الأرز، لأن الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة غير مواتية لانتشار المرض بشكل كبير.
في التجارب الحقلية، تم الكشف عن أنواع البكتيريا التالية في جميع المعاملات: Stenotrophomonas maltophilia، وP. dispersa، وXanthomonas sacchari، وBurkholderia multivorans، وBurkholderia diffusa، وBurkholderia vietnamiensis، وC. gleum. وقد تم عزل Stenotrophomonas maltophilia من منطقة جذور القمح والشوفان والخيار والذرة والبطاطس، وأظهرت فعالية في المكافحة البيولوجية.نشاطضد فطر Colletotrichum nymphaeae.28 علاوة على ذلك، فقد ورد أن فطر P. dispersa فعال ضد فطر Blackتعفنالبطاطا الحلوة.29 علاوة على ذلك، أظهرت سلالة R1 من بكتيريا Xanthomonas sacchari نشاطًا مضادًا ضد لفحة الأرز وتعفن السنابل الناجم عن بكتيريا Burkholderiaglumae.30تستطيع بكتيريا Burkholderia oryzae NP19 إقامة علاقة تكافلية مع أنسجة الأرز أثناء الإنبات، لتصبح فطرًا تكافليًا متوطنًا في بعض أصناف الأرز. وبينما تستطيع أنواع أخرى من بكتيريا التربة استعمار الأرز بعد زراعته، فإن فطر اللفحة NP19، بمجرد استعماره، يؤثر على عوامل متعددة في آلية دفاع الأرز ضد هذا المرض. لا يقتصر دور NP19 على كبح نمو P. oryzae بأكثر من 50% (انظر الجدول التكميلي S1 في الملحق الإلكتروني)، بل يقلل أيضًا من عدد آفات اللفحة على الأوراق، ويزيد من محصول الأرز الملقح أو المستعمر بـ NP19 (RBf، RFf-B، وRBFf-B) في التجارب الحقلية (الشكل S3).
فطر Pyricularia oryzae، المسبب لمرض لفحة النبات، هو فطر نصفي التغذية، أي أنه يحتاج إلى العناصر الغذائية من النبات المضيف أثناء الإصابة. تنتج النباتات أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) لكبح العدوى الفطرية؛ ومع ذلك، يستخدم فطر Pyricularia oryzae استراتيجيات متنوعة لمواجهة أنواع الأكسجين التفاعلية التي ينتجها النبات المضيف.31يبدو أن البيروكسيداز يلعب دورًا في مقاومة مسببات الأمراض، بما في ذلك الربط المتقاطع لبروتينات جدار الخلية، وتثخين جدران الخشب، وإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية، ومعادلة بيروكسيد الهيدروجين.32قد تعمل الإنزيمات المضادة للأكسدة كنظام محدد للتخلص من أنواع الأكسجين التفاعلية. وبفضل خصائصها المضادة للأكسدة، يساعد كل من إنزيم ديسموتاز الفائق (SOD) وإنزيم البيروكسيداز (POD) في بدء الاستجابات الدفاعية، حيث يعمل إنزيم ديسموتاز الفائق كخط الدفاع الأول.33في الأرز، يتم تحفيز نشاط بيروكسيداز النبات بعد الإصابة بمسببات الأمراض النباتية مثل *Pyricularia oryzae* و *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.32في هذه الدراسة، ازداد نشاط إنزيم البيروكسيداز في الأرز المُستعمر و/أو المُلقّح بفطر *Magnaporthe oryzae* NP19؛ ومع ذلك، لم يؤثر الفطر نفسه على نشاط البيروكسيداز. يُحفّز إنزيم ديسموتاز الفائق (SOD)، باعتباره مُصنّع بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂ synthase)، اختزال أيونات الأكسجين الفائق (O₂⁻) إلى بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂). يلعب إنزيم ديسموتاز الفائق دورًا حاسمًا في مقاومة النبات للإجهادات المختلفة من خلال موازنة تركيز بيروكسيد الهيدروجين داخل النبات، وبالتالي تعزيز تحمله لهذه الإجهادات³⁴. في هذه الدراسة، في تجربة الأصص، وبعد 30 يومًا من تلقيح فطر *Magnaporthe oryzae* (30 DAT)، كان نشاط إنزيم ديسموتاز الفائق في مجموعتي RF وRBF أعلى بنسبة 121.9% و104.5% على التوالي من نشاطه في المجموعة R، مما يشير إلى استجابة إنزيم ديسموتاز الفائق لعدوى فطر *Magnaporthe oryzae*. في كلتا التجربتين، سواء في الأصص أو في الحقل، كانت أنشطة إنزيم سوبرأكسيد ديسميوتاز (SOD) في الأرز المُلقّح بفطر *Magnaporthe oryzae* NP19 أعلى بنسبة 67.7% و28.8% على التوالي من تلك الموجودة في الأرز غير المُلقّح بعد 30 يومًا من التلقيح. تتأثر الاستجابات البيوكيميائية للنباتات بالبيئة ومصدر الإجهاد ونوع النبات³⁵. تتأثر أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة النباتية بشكل مباشر بالعوامل البيئية، والتي بدورها تؤثر على أنشطة هذه الإنزيمات من خلال تغيير التركيبة الميكروبية للنبات.
الفطر المسبب لمرض لفحة الأرز (Kosakonia oryziphila NP19، رقم الوصول في NCBI هو PP861312) المستخدم في هذه الدراسة هو السلالة13عُزلت هذه السلالة من جذور صنف الأرز RD6 في مقاطعة ناخون فانوم، تايلاند (16° 59′ 42.9″ شمالاً، 104° 22′ 17.9″ شرقاً). زُرعت هذه السلالة في مرق مغذي عند درجة حرارة 30 درجة مئوية وسرعة دوران 150 دورة في الدقيقة لمدة 18 ساعة. ولحساب تركيز البكتيريا، قُيس امتصاص معلق البكتيريا عند 600 نانومتر. وتم ضبط تركيز معلق البكتيريا وفقًا لذلك.10⁶عدد المستعمرات لكل مل مع الماء المعقم منزوع الأيونات (dH₂Oتم تلقيح فطر لفحة الأرز (Pyricularia oryzae) موضعيًا على وسط أجار دكستروز البطاطس (PDA) وحُضن عند درجة حرارة 25 درجة مئوية لمدة 7 أيام. نُقل الغزل الفطري إلى وسط أجار نخالة الأرز (2% وزن/حجم من نخالة الأرز، 0.5% وزن/حجم من السكروز، و2% وزن/حجم من الأجار مُذاب في ماء منزوع الأيونات، درجة حموضة 7) وحُضن عند درجة حرارة 25 درجة مئوية لمدة 7 أيام. وُضعت ورقة مُعقمة من صنف أرز قابل للإصابة (KDML105) على الغزل الفطري لتحفيز تكوين الأبواغ الكونيدية، وحُضنت عند درجة حرارة 25 درجة مئوية لمدة 5 أيام تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأبيض معًا. جُمعت الأبواغ الكونيدية بمسح الغزل الفطري وسطح الورقة المصابة برفق باستخدام 10 مل من محلول توين 20 مُعقم بتركيز 0.025% حجم/حجم. تم ترشيح المحلول الفطري عبر ثماني طبقات من الشاش لإزالة الميسيليوم والأجار وأوراق الأرز. وتم ضبط تركيز الأبواغ في المعلق إلى 5 × 10⁵ بوغ/مل لإجراء المزيد من التحليلات.
تم تحضير مزارع طازجة من خلايا Kosakonia oryziphila NP19 عن طريق زراعتها في وسط NB عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. بعد الطرد المركزي (3047 × g، 10 دقائق)، تم جمع الخلايا المترسبة، وغسلها مرتين بمحلول ملحي فوسفاتي (PBS، الرقم الهيدروجيني 7.2) بتركيز 10 ملي مولار، ثم إعادة تعليقها في نفس المحلول. تم قياس الكثافة الضوئية لمعلق الخلايا عند 600 نانومتر، وكانت القيمة التقريبية 1.0 (ما يعادل 1.0 × 10⁷ وحدة تشكيل مستعمرة/ميكرولتر، تم تحديدها عن طريق الزرع على أطباق أجار مغذية). تم الحصول على جراثيم P. oryzae عن طريق تعليقها في محلول PBS وعدّها باستخدام عداد خلايا الدم. تم تحضير معلقات من *K. oryziphila* NP19 و*P. في تجارب مسح الأوراق، تم تحضير جراثيم فطر K. oryziphila* على أوراق أرز طازجة بتركيز 1.0 × 10⁷ وحدة تشكيل مستعمرة/ميكرولتر و5.0 × 10² جراثيم/ميكرولتر على التوالي. وكانت طريقة تحضير عينات الأرز كما يلي: قُطعت أوراق بطول 5 سم من شتلات الأرز ووُضعت في أطباق بتري مُبطّنة بورق ماص مُبلّل. وتم إنشاء خمس مجموعات معالجة: (1) R: أوراق أرز غير مُلقّحة بالبكتيريا كعينة ضابطة، مُضاف إليها 0.025% (حجم/حجم) من محلول توين 20؛ (2) RB + F: أرز مُلقّح بفطر K. oryziphila NP19، مُضاف إليه 2 ميكرولتر من مُعلّق جراثيم الفطر المُسبّب لمرض لفحة الأرز؛ (iii) R + BF: أرز المجموعة R مُضاف إليه 4 ميكرولتر من خليط معلق جراثيم فطر اللفحة و K. oryziphila NP19 (بنسبة حجمية 1:1)؛ (iv) R + F: أرز المجموعة R مُضاف إليه 2 ميكرولتر من معلق جراثيم فطر اللفحة؛ (v) RF + B: أرز المجموعة R مُضاف إليه 2 ميكرولتر من معلق جراثيم فطر اللفحة، حُضن لمدة 30 ساعة، ثم أُضيف 2 ميكرولتر من K. oryziphila NP19 في نفس الموضع. حُضنت جميع أطباق بتري عند درجة حرارة 25 درجة مئوية في الظلام لمدة 30 ساعة، ثم وُضعت تحت إضاءة مستمرة. شُكلت كل مجموعة بثلاث نسخ. بعد 72 ساعة من الزراعة، لُوحظت أنسجة النبات وحُللت باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). باختصار، تم تثبيت أنسجة النبات في محلول فوسفات منظم يحتوي على 2.5% (حجم/حجم) من الغلوتارالدهيد، ثم تجفيفها باستخدام سلسلة من محاليل الإيثانول. بعد التجفيف عند النقطة الحرجة باستخدام ثاني أكسيد الكربون، طُليت العينات بالذهب باستخدام تقنية الترسيب بالرش، ثم فُحصت باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.15
تاريخ النشر: 15 ديسمبر 2025