تثبیت ازت به روش همیاری

کودهای بیولوژیک که با استفاده از میکروارگانیسمهای مفید خاک تولید می‌شوند در سالهای اخیر مورد توجه بیشتری قرار گرفته‌اند. 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 آورده‌اند.
تلاش برای بهره‌گیری از سیستمهای بیولوژیک تثبیت کننده ازت به عنوان مناسبترین جایگزین برای کودهای ازتی ابعاد گسترده‌تری یافته و جلوه‌های 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 و گیاهان که همیاری همزیستی(Associative Symbiosis) نیز نامیده می‌شود به معنی ارتباط متقابل مفید بین باکتریها و گیاهان بدون تشکبل اندام همزیستی خاص می‌باشد. پتانسیل واقعی تثبیت ازت به این روش در حدی است که می‌تواند تا ۵۰ درصد از ازت مورد نیاز گیاه را تامین نماید.
● دلایل تثبیت ازت به روش همیاری
▪ افزایش ازت کل تثبیت شده در بعضی مناطق که تثبیت ازت به روش همیاری می‌تواند 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 ازت به گیاهان.
● انواع همیاری
▪ همیاریهای فیلوسفری
فیلوسفر(سطح برگ گیاهان) به دلیل عرضه رطوبت و ترکیبات مختلفی از جمله کربوهیدراتها ، جایگاه مناسبی برای فعالیت بعضی میکروارگانیسمها به شمار می‌رود. باکتریهای گرم منفی و حاوی رنگدانه‌های زرد و مخمرها در فیلوسفر فراوان‌تر هستند. بعضی از باکتریهای هتروتروف و سیانوباکتریهای موجود در سطح برگ می‌توانند 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 مناسب‌تری را برای فعالیت میکروارگانیسمهای تثبیت کننده ازت فراهم می‌کند. باکتریهای تثبیت کننده ازت در فیلوسفر بیشتر متعلق به خانواده انتروباکتریاسه و ازتوباکتریاسه هستند. میزان تثبیت ازت توسط این همیاری در حد چند کیلوگرم در هکتار برآورد شده است.
▪ همیاریهای ریزوسفری
همیاری بین باکتریهای تثبیت کننده ازت به روش همیاری و گیاهان میزبان بدون تشکیل اندام تمایز یافته خاصی در ریشه این گیاهان صورت می‌گیرد. باکتریهای همیار ، علاوه بر تثبیت ازت می‌توانند با ترشح مواد محرک رشد باعث افزایش رشد گیاه شوند. اولین مورد همیاری بین باکتریها و گیاهان در سال ۱۹۷۲ میان باکتری ازتوباکتر پاسپالی و گیاه پاسپالوم نوتاتوم گزارش گردید. برآورد شده است که این باکتری می‌تواند در همیاری با گیاه میزبان سالیانه تا ۹۰ 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 نیشکر و همچنین در مراتع تثبیت می‌شود.
بررسیها نشان داده است که گیاه برنج می‌تواند ۲۰ تا ۳۰ 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 و گراسهای علفی و غلات در زیست ـ بومهای طبیعی و کشاورزی در حد وسیعی مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعات منجر به شناسایی جنسها و گونه‌های جدیدی از باکتریهای تثبیت کننده ازت مانند ازوسپیریلوم ، کلبسیلا ، هرباسپیریلوم ، انتروباکتر ، اروینیا ، باسیلوس ، استوباکتر و باکتریهای شبه سودوموناس گردید. از این باکتریها ، مهمترین باکتری که در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است باکتری ازوسپیریلوم می‌باشد.
● اکولوژی و گیاهان میزبان
ازوسپیریلوم یکی از مهمترین میکروارگانیسمهای تثبیت کننده ازت در مناطق گرمسیر می‌باشد. این باکتری با گیاهان تک لپه‌ای مختلفی از جمله غلات مهم زراعی مانند گندم ، برنج ، ذرت و گیاهان دیگر مانند سورگوم ، نیشکر ، ارزن ، چاودار و گراسهای علفی مانند دیجیتاریا و کالارگراس و همچنین با تعدادی از گیاهان دو لپه‌ای به صورت همیاری زیست می‌کند. پراکنش جغرافیایی ازوسپیریلوم بسیار گسترده می‌باشد، بطوری که 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 می‌باشد. جنسهای دیگر این خانواده آکواسپیریلوم ، هرباسپیریلوم و کامپیلوباکتر هستند. در مورد تاریخچه باید گفت که در سال ۱۹۲۲ بیجرینک باکتری جدیدی کشف کرد و ابتدا آن را ازتوباکتر اسپیریلوم نامید ولی در سال ۱۹۲۵ نام آن را به اسپیریلوم لیپوفروم تغییر داد. توانایی تثبیت ازت توسط این باکتری در سال ۱۹۶۳ بوسیله بکینگ مشخص گردید.
در سال ۱۹۷۸ 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 ۷۱ - ۶۹ 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.