کاهش خسارت خشکسالی در گندم دیم

تثبیت نیتروژن  چرخه ی نیتروژناین چرخه از سری فرآیندهایی تشکیل شده است که گاز نیتروژن را به مواد ارگانیک تبدیل کرده و سپس آنها را به چرخه ی نیتروژن در طبیعت باز می گرداند. این یک چرخه ممتد می باشد که بوسیله تجزیه کنندگان و باکتری های نیتروژن بقا می یابد. تثبیت نیتروژن1.تثبیت اتمسفری: به طور خودبه خودی و در هنگام رعدوبرق2.تثبیت صنعتی: توسط فرآیند هابر3.تثبیت زیستی: باکتری های تثبیت کننده نیتروژنتثبیت زیستیتبدیل گازنیتروژن به آمونیاک بسیار انرژی گیراست وبه مخلوطی از آنزیم ها جهت تجزیه ی پیوند های نیتروژن نياز دارد تا با هیدروژن ترکیب شود. پس از انجام این فرآیند، نیتروژن تثبیت شده توسط باکتری های تثبیت کننده ی نیتروژن در اختیار گیاهان قرار می گیرد. یکی از باکتری هاي معروف در تثبيت نيتروژن رايزوبيوم مي باشد. رایزوبیومدر حدود 90 درصد لگوم ها به کمک خانواده ی رایزوبیاسه قادربه تثبیت نیتروژن می باشد. از جنس های مهم این خانواده می توان:AzorhizobiumBradyrhizobiumRhizoium :R.trifolii, R.meliloti, R.leguminosarumSinorhizobiumرا نام برد. که در این میان رایزوبیوم بهترین جنس شناخته شده در تثبیت نیتروژن می باشد. این باکتری هوازی و گرم منفی بر روی ریشه ی گیاهان لگومینوز اثر می گذارد و منجر به ایجاد اشکال توده ای یا گره بر روی آنها می شود. سیستم آنزیمی باکتری منبع پایداری از نیتروژن تثبیت شده را برای گیاه فراهم می کند و در عوض مواد غذایی و انرژی گیاه در اختیار باکتری قرار می گیرند. این باکتری در خاک ساپروفیت، میله ای و بدون خمیدگی می باشد اما در گره های ریشه باکتری تکثیر می یابد و تبدیل به باکتروئوید می شودکه اغلب چماقی،ایکس، وای و یا ستاره ای می باشد.تشکیل گره های ریشهگروهی از ژنها در باکتری جنبه های مختلف فرآیند گره زایی را کنترل می کنند و هر نژاد می تواند گونه های به خصوصی از لگوم ها را آلوده کند. برخی از مواد شیمیایی ترشح شده توسط سلول های ریشه به درون خاک موجب تکثیر باکتری در اطراف ریشه می گردند. در حقیقت واکنش بین ترکیبات اصلی موجود در دیواره ی سلول های باکتری و سطح ریشه عامل تشخیص صحیح میزبان و پیوستن به ریشه های مویین می باشد. ترشح فلاونوید ها توسط سلول های ریشه ژنهای گره را در باکتری فعال می کند و موجب ترشح عوامل گره زایی توسط باکتری می شود. تمامی فرآیند گره زایی توسط ارتباطات شیمیایی بسیار پیچیده بین گیاه و باکتری کنترل می شود. در یک محدوده ای از ریشه های مویین باکتری عوامل گره را ترشح می کند. این عمل ریشه های مویین را وادار به تغییر شکل می کند. سپس باکتری با ترشح آنزیم و هضم دیواره ی سلولی ریشه از طریق راس ریشه های مویین یعنی در جایی که رشته ی آلودگی تولید می گردد وارد گیاه می شود. این رشته ها که توسط گیاه و در پاسخ به آلودگی تولید می شوند در طول ریشه های مویین رشد می کنند و به دیگرسلول های ریشه که در انشعابات مجاور رشته ی آلودگی قرار دارند نفوذ می کنند. باکتری ها در میان شبکه ای از رشته ها توسعه می یابند و با تولید مداوم عوامل گره زایی سلول های کورتکس را وادار به ازدیاد می کنند و سرانجام گره ها تشکیل می شوند. هر گره شامل هزاران باکتری می باشد که بیشتر آنها شکل غیر منظمی دارند و باکتروئوید نامیده می شوند. قسمت هایی از غشای سلولی گیاه باکتروئوید ها را احاطه می کنند. این ساختمان ها سیمبیوزوم نامیده می شوند که ممکن است حاوی چند باکتروئوید یا تنها یک باکتروئوید در جایی که نیتروژن تثبیت می شود، می باشند.نیتروژناز و لگوموگلوبینآنزیم نیتروژناز در ارگانیسم های تثبیت کننده ی نیتروژن گاز نیتروژن را به آمونیاک تبدیل می کند. در لگوم ها این عمل تنها در باکتروئوید ها اتفاق می افتد و واکنش نیاز به هیدروژن و انرژی دارد. مجموعه ی نیتروژناز به اکسیژن حساس می باشد و زمانی که در معرض آن قرار گیرد غیر فعال می شود. برای غلبه بر این مشکل رایزوبیوم سطح اکسیژن در گره ها را با لگوموگلوبین کنترل می کند. این پروتئین های آهن دار قرمز که در میان باکتروئوید ها یافت شده اند وظیفه ایی همانند هموگلوبین یعنی اتصال به اکسیژن دارند. اینها اکسیژن کافی برای وظائف متابولیک باکتروئوید را فراهم می کنند اما از تراکم اکسیژن آزاد که فعالیت نیتروژناز را تحدید می کند، جلوگیری می کنند.گره ها گره های فعال بزرگ، سخت و صورتی متمایل به قرمز می باشند که این رنگ ناشی از حضور مقدار فراوانی لگوموگلوبین در آنها است. وقتی گره ها جوان هستند و هنوز نیتروژن را تثبیت نمی کنند سفید می باشند ویا درونشان خاکستری است. گره های غیر فعال متمایل به سفید، نرم و کوچکترند. لگوم ها، تثبیت نیتروژن و اهمیت آن در کشاورزیعلاوه بر مصارف غذایی و... لگوم ها به خوبی در خاک های فقیر رشد می کنند و پس از برداشت محصول، ریشه های آنها در خاک تجزیه و ترکیبات نیتروژن ارگانیک را جهت کمک به رشد گیاهان بعدی آزاد می کنند. کشاورزان از فواید این کود های طبیعی در تناوب استفاده می کنند. استفاده از این کودها به جای کودهای مصنوعی از بروز بسیاری مشکلات همانند : تراکم مواد شیمیایی در آب رودخانه و دریاچه ها، ایجاد باران های اسیدی، رشد بیش از اندازه ی محصولات غیر زراعی در زمین های کشاورزی و... جلوگیری می کند.طرح های پژوهشی 1.توسعه ی مقدار نیتروژن قابل دسترس برای گیاهان از طریق تولید کودهای بیولوژیک2.مایه زنی دانه ی لگوم ها با محیط کشت های خالص رایزوبیوم3.توسعه ی توانمندی نژادهای کارآمد رایزوبیوم جهت رقابت با نژادهای ناکارآمد خاک4.انتقال ژنهای دخیل در تثبیت نیتروژن از باکتری به گیاهکود بیولوژیک رایزوبیومی و مراحل تولید آنجداسازی و شناسایی باکتری 1.جداکردن ریشه گیاهان لگومینوز2.شستشوی ریشه ها با آب3.جداکردن گره های سالم و صورتی4.ضدعفونی سطحی با کلرید جیوه 1 درصد5.قرار دادن گره ها در اتانول 70 درصد به مدت 60-30 ثانیه6.شستشو(چندین مرتبه)با آب استریل7.خردکردن گره ها در آب استریل8.استریک سوسپانسیون حاصل بر روی محیط کشت عصاره ی مخمر و آگارمانیتول به همراه کنگو رددوره ی نهفتگی در دمای 30-28 درجه سانتی گراد حدود 10-3 روز طول می کشد. کلونی باکتری به طور معمول سفید، مات، درخشان، برآمده با حاشیه ی یکنواخت می باشد. بهترین راه جهت تشخیص و برآورد کیفیت رایزوبیوم آزمایش رفتار عفونت زایی و مشاهده ی گره ها می باشد. توسط این روش نژاد کارآمد برای هر گیاه به خصوص انتخاب می گردد.کشت رایزوبیومتولید ماده ی تلقیحی توسط یک محیط کشت عصاره ی مخمر به همراه نمک های معدنی و مانیتول شروع می شود. این محیط کشت مایع یه عنوان کشت شروع کننده برای تولید حجم زیادتری از مایه تلقیح در فرمنتور استفاده می گردد و حجم آن بایستی یک درصد حجم محیط مایع فرمنتور باشد.حاملین ماده ی تلقیحیمشخصات حامل خوب عبارت است از:غیر سمی بودن برای رایزوبیومظرفیت مناسب جذب رطوبتسهولت در استفادهقابلیت استریل شدنقابلیت دسترسی به میزان کافیارزان بودناتصال خوب با دانهبافری مناسبpHظرفیتبیشترین استفاده و بهترین نتایج مربوط به حامل پیت می باشد. اما از موادی مانند: ذغال سنگ، ذغال چوب و ورمیکولیت و...نیز می توان استفاده کرد.علاوه بر انتخاب نوع حامل باید به اثرات متقابل هر حامل با هر نژاد باکتری توجه شود و در نهایت حامل را با کربنات کلسیم غیر محلول خنثی کرد. پیت به دو صورت استفاده می شود:پیت استریل که توسط پرتو گاما استریل و در بسته های نازک پلی اتیلن و یا توسط اتوکلاو که در بسته های نازک پلی پروپیلن بسته بندی می شود و پیت غیر استریل که پس از عبور از یک استوانه ی دوار با ورودی هوای گرم 65 و خروجی 12۱ درجه سانتی گراد جمع آوری می شود. پیت با اندازه ی ذره ی 40-10 میکرو متر برای پوشش دانه و با اندازه ی ذره ی 1500-500 میکرومتر جهت تولید مایه تلقیحی افزودنی به خاک تولید می گردد.افزودن محیط کشت مایع به حامل هامحیط کشت رایزوبیومی مایع، رقیق و استریل با حامل غیر استریل ترکیب می گردد و یا در مورد حامل استریل توسط یک تزریق ضدعفونی شده و با یک سرنگ موتوری به درون بسته ی حامل تزریق می شود. مایه تلقیح با حامل استریل معمولا کیفیت و ماندگاری بیشتری نسبت به نوع غیر استریل دارد. پس از دو هفته عمل آوری اینوکولنت ها را در دمای 4 درجه سانتی گراد(بسته به نژاد باکتری) و دور از تابش مستقیم انبار می کنند.کنترل کیفیتدر تمامی مراحل تولید خلوص باکتری و محیط آن با روش های متفاوت(گرم، روش های سرولوژیک و...) آزمایش می گردد. معمولا پیش از عرضه ی محصول نیز از مواد تولیدی نمونه گیری شده و کیفیتشان مورد بررسی قرار می گیرد. اینوکولنت باید دارای تاریخ انقضاء باشد و مطابق با استاندارد های کیفی تولید شود.تلقیح خاک و بذور در ساده ترین شکل ماده ی تولیدی با آب مخلوط و به بذور اضافه می گردد. بهترین نتیجه زمانی حاصل می گردد که اینوکولنت با یک چسب غیر سمی برای رایزوبیوم(صمغ عربی، متیل اتیل سلولز، روغن های گیاهی و...) به صورت پوشش روی دانه ها قرار گیرد. برخی اینکولنت ها نیز جهت استفاده در خاک تولید می گردند مانند اینوکولنت های تزریقی یا گرانوله.عوامل موثر بر جمعیت رایزوبیوماسیدیتهدما خشکیرقابتاسترس گیاهیسطح نیتروژنتیمار دانه با مواد شیمیایی و آفت کش ها