אינטראקציות בין ריזו-בקטריה לצמחים והשפעתם על הזנה מינראלית

אינטראקציות בין ריזו-בקטריה לצמחים והשפעתם על הזנה מינראלית

מגישה:

תוכן עניינים

1. תקציר 2
2. מבוא 3
3. מטרת הסמינר/שאלה מדעית 4
4. ריזו-בקטריה PGPR 5
5. קליטה מינראלית 6
7. פעילות אנזימית בשתילה מונוקלטורה ושתילה משולבת (intercropping) 8
8. אינטראקציות בין ריזו-בקטריה לצמחים והשפעתם על הזנה מינראלית 12
9. דיון ומסקנות 13
10. ביבליוגרפיה 15

1. תקציר
לאנזימי הקרקע חשיבות רבה בתהליכי צמיחה, איכות וטיב הקרקע. הם יכולים לשמש כאינדיקטורים לשינויים בקיבולת המטבוליזם ומחזור הנוטריינטים. יחד עם זאת, מנגנונים ביוכימיים האחראיים על אינטראקציות שבין בקטריות לצמחים עדיין לא נחקרו במלואם.
קיימים לא מעט יתרונות מובהקים לשתילה משולבת בבריאות וגדילת הצמח, כמו גם בריאות הקרקע ואיזון רמות הנוטריינטים. בשיטת השתילה המשולבת, פעילות אנזימי הקרקע, רמת ה-PH, אוכלוסיות אורגניזמים וקליטת נוטריינטים משתנים מגידול אחד למשנהו. ריזו-בקטריה PGRP משפרים את התפתחות הצמח הן מבחינת השורש והן מבחינת הנצר.
מחקרים שונים שבדקו את השפעת הריזו-בקטריה על צמחים בשתילה משולבת גילו בין היתר, כי ישנם צמחים אשר נוכחתם לצד צמח אחר מעלה את היקף הבקטריות. העלייה בהיקף הבקטריות מאפשרת לצמחים לקבל הזנה מינרלית טובה יותר, מפחיתה את היקף הפטריות בצמח ובסביבתו, מאפשרת להילחם טוב יותר בפתוגניים המזיקים והיא בעיקר מעלה את היקף היבולים. למעשה, הריזו-בקטריות יכולות לעורר את הפעילות של הצמח ולגרום לכך שהוא יתפקד בצורה יעילה יותר תוך שהוא דולה מינרלים וחומרים אחרים מתוך הקרקע בצורה יעילה יותר. בנוסף, מחקרים שונים הוכיחו כי ריזו-בקטריה כמו PGPR יכולות לשפר את התפקוד של הצמח לא רק כאשר הסביבה היא נוחה, אלא כאמור גם במצבים שבהם סביבת המחייה היא קשה.

2. מבוא
העובדה שהמין האנושי צורך את רוב רובו של המזון מהאדמה ולא מהים למשל, מעלה את החשיבות של ניצול וטיפול נכון של משאב הקרקע, בעיקר על מנת שניתן יהיה לספק את המזון עבור אוכלוסיית העולם שלא מפסיקה לגדול ושתעמוד על פי התחזיות על קרוב ל-10 מיליארד נפש בשנת 2050 [1]. השימוש בכימיקלים ודשנים חיצוניים על מנת להעלות את היקף היבולים החקלאיים בעקבות העלייה המתמדת בדרישה העולמית למזון, בעיקר במדינות מתפתחות, אמנם הוכיח את עצמו במהלך השנים, אולם בעשורים האחרונים היקף היבול לא רק שעלה עם העלייה בשימוש בדשנים חיצוניים, אלא גם ירד במקרים רבים. בנוסף, גם איכות היבול החלה אף היא לרדת, מה שהוביל לניסיון לשינוי הן במינרלים המחודשים לקרקע בניסיון להעשיר אותה והן באופן הגידול [2].
ריזו-בקטריה כמו למשל בקטריות ה- PGPR, יכולים להוות שחקן מרכזי וחשוב בהעלאת היקף המינרלים של הצמח כמו גם העלאת הפעילות של מערכת השורשים. פעילות זו של ה-PGPR יכולה להתרחש באופן בלתי ישיר (כמו למשל מלחמה בפתוגנים שליליים) או באופן ישיר (באמצעות עליה בפעילות של ההורמון הצמחי –phytohormones ) [2].
ריזו-בקטריות (rhizobacteria), מסוגלות לאכלס את בית הקרקע (rhizosphere - האזור הסמוך לשורש הצמח) המכיל מיקרואורגניזמים שונים, ולהעצים את היקף הצמיחה באמצעות סוג של מכניזם כמו לדוגמה: חומר אורגני מינרלי, היכולת להילחם באופן ביולוגי במזיקים פתוגניים (pathogens), קיבוע ביולוגי לחמצן, העצמת גדילת השורשים ועוד [2]. הריזוספרה (rhizosphere), מושפעת במידה רבה מתהליכים פיזיים, כימיים וביולוגיים של השורש, מה שהופך אותה לאידיאלית לפרוליפרציה (proliferation) של מיקרו-בקטריות. אותם מיקרו אורגניזמים הנמצאים כאמור פחות או יותר בסמוך לשורש, בעיקר באזור שבו הוא מפריש ואשר הוא משמש כאזור גידול של אותן בקטריות [3].
העלייה בדרישה למזון תמשיך לגבור לאור העלייה המתמדת כאמור בהיקף האוכלוסייה בעולם, כאשר כתוצאה מכך פותחו שיטות גידול חדשניות היכולות לספר בפחות אדמה יותר גידולים [4]. אחד הפתרונות לכך הוא בגידול באמצעות שיטות גידול משולבות intercropping [4]. שתילה משולבת (intercropping), היא טכניקת גידול בסמיכות של שני יבולים ויותר באותה העונה. המשמעות היא, שהיבולים זקוקים לקרקע מזינה יותר מבעבר, על מנת שנוכל יהיה להגדיל את הפרודוקטיביות וכן את איכות היבולים [5].
טכניקת גידול משולבת כמו גם תעלות גידול (חממות), יכולה על פי מחקרים שונים, לפעול יחד עם אורגניזמים בקרקע כמו הריזו-בקטריות PGPR, ולהעצים מצד אחד את היכולת של השורש והצמח לקלוט מינרלים חיוניים, ומצד שני להילחם בפתוגנים מזיקים. בסופו של דבר המטרה היא כמובן להעלות את התפוקות כמו גם את איכות היבולים [6].
עבודה זו עוסקת בהשפעת הריזו-בקטריה PGPR, על הצמח ועל יכולת ההזנה המינראלית שלו. העבודה גם עוסקת בתחליף הביולוגי/אורגני לכימיקלים וחומרי הדישון, קרי השימוש בבקטריות, דרך השתילה המשולבת והגידול באמצעות חממה.