Language
Country/Area
No result found
من النيتروجين إلى الأحماض الأمينية: كيف تساعد الكائنات الحية الدقيقة النباتات على امتصاص النيتروجين؟
في الطبيعة، يعتبر النيتروجين عنصرًا حيويًا ضروريًا لنمو النبات وتطوره. ومع ذلك، لا تستطيع النباتات الاستفادة بشكل مباشر من النيتروجين في صورة غاز النيتروجين (N2). وهذا يجعل الكائنات الحية الدقيقة تلعب دورا رئيسيا في امتصاص النيتروجين والاستفادة منه. تستخدم الكائنات الحية الدقيقة عملية تسمى تثبيت النيتروجين لتحويل النيتروجين إلى أشكال يمكن للنباتات امتصاصها، مثل الأمونيا (NH4+) والنيترات (NO3−). ولا تؤدي هذه العملية إلى تحسين صحة النبات فحسب، بل وتزيد أيضًا من الاستدامة الزراعية.
يعتبر امتصاص النيتروجين ضروريًا لنمو النبات، كما تدعم الكائنات الحية الدقيقة هذه العملية.
عملية تحويل النيتروجين
تمتص النباتات النيتروجين من التربة في المقام الأول من خلال أنظمتها الجذرية، في شكل نترات وأمونيا. في التربة الصحية، عادة ما يكون النترات هو الشكل الرئيسي للنيتروجين المتاح، في حين قد تسود الأمونيا في الأراضي العشبية والتربة اللاهوائية المغمورة بالمياه مثل حقول الأرز.
تؤثر جذور النباتات على وفرة أشكال مختلفة من النيتروجين عن طريق تغيير درجة حموضة التربة وإفراز المركبات العضوية أو الأكسجين، وبالتالي تعزيز نشاط الكائنات الحية الدقيقة لتعزيز تحويل المواد النيتروجينية المختلفة. تدخل أيونات الأمونيوم الموجودة في جذور النبات إلى النبات من خلال بروتينات نقل الأمونيا، بينما يتم امتصاص النترات بواسطة مجموعة متنوعة من بروتينات نقل النترات.
كيف تعالج النباتات النيتروجين
يتم نقل النيتروجين بشكل أساسي عبر الخشب، حيث يتم توصيله إلى أجزاء أخرى من النبات في شكل نترات، وأمونيا مذابة، وأحماض أمينية. في معظم الحالات، يحدث اختزال النترات بشكل رئيسي في أوراق النباتات، بينما تلتقط الجذور كمية صغيرة فقط من النترات للاختزال. وبغض النظر عن عملية الامتصاص أو التخليق، سيتم في نهاية المطاف دمج الأمونيا في الأحماض الأمينية من خلال مسار الجلوتامات سينثيتاز-الجلوتامات سينثيتاز (GS-GOGAT).
إن نقل النيتروجين وتحويله ليس ضروريًا لنمو النبات فحسب، بل يؤثر أيضًا على صحة النظام البيئي بأكمله.
الرقم الهيدروجيني وتوازن الأيونات
عندما يتم تحويل النترات إلى أمونيا، يجب على النبات الحفاظ على توازن درجة الحموضة في محيطه، مما يعني غالبًا إطلاق أيونات OH− أو تحييدها باستخدام الأحماض العضوية. وهذا يجعل التربة المحيطة بالنباتات التي تمتص النترات قلوية. من أجل الحفاظ على توازن الأيونات، يجب على النباتات امتصاص NO3− مصحوبًا بدخول أو إخراج الأنيونات المشحونة سلبًا مع الكاتيونات المشحونة إيجابيا. على سبيل المثال، تمتص النباتات مثل الطماطم أيونات معدنية مثل البوتاسيوم (K+)، والصوديوم (Na+)، والكالسيوم (Ca2+)، والمغنيسيوم (Mg2+) لتحقيق التوازن في امتصاص النترات.
كفاءة استخدام النيتروجين
كفاءة استخدام النيتروجين (NUE) هي نسبة النيتروجين التي تستطيع النباتات امتصاصها واستخدامها. إن تحسين كفاءة استخدام النيتروجين وكفاءة التسميد أمر بالغ الأهمية للتنمية الزراعية المستدامة، والحد من التلوث (مثل جريان الأسمدة) وتكاليف الإنتاج مع زيادة الغلة. إن كفاءة استخدام النيتروجين في المحاصيل في جميع أنحاء العالم تقل عمومًا عن 50%، مما دفع العلماء إلى البحث عن طرق لتحسين كفاءة استخدام النيتروجين من خلال تحسين الأسمدة، وتعزيز إدارة المحاصيل، والتربية الانتقائية، والهندسة الوراثية.
يعد تحسين كفاءة استخدام النيتروجين وكفاءة الأسمدة أحد التحديات الرئيسية في الزراعة المستدامة.
من خلال فهم الدور المهم الذي تلعبه الكائنات الحية الدقيقة في امتصاص النبات للنيتروجين والعمليات الفسيولوجية المرتبطة بها، هل يمكننا إيجاد طرق أكثر ابتكارًا لتحسين الإنتاج الزراعي والاستدامة؟
