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 فیلوسفریفیلوسفر(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 ریزوسفریهمیاری 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 گونه باکتری 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 میزبانازوسپیریلوم 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