الميكروبيوم الفريد لنبات قصب الزيت يمكن أن يسهم في تطوير وقود حيوي مستدام | علوم

حدد باحثون في مركز الطاقة الحيوية المتقدمة وابتكار المنتجات الحيوية الأميركي أنواع الميكروبات التي ترتبط بصنف المعدّل هندسيا من نبات قصب الزيت، وهو نوع من أنواع نبات قصب السكر، ينتج زيوتا للوقود الحيوي.

وحسب بيان صحفي للمركز -نشر في العاشر من مايو/أيار الجاري، فإن كل صنف من النباتات المعدّل له ميكروبيوم مميز عن ذلك الموجود في النبات غير المعدل، مما يشير إلى تأثير الاختلافات الأيضية على تنوع البيئة الميكروبية الخاصة بالنباتات المعدّلة.

أهمية إدارة الميكروبيوم

الميكروبيوم هو جميع الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في بيئة ما. وفي هذا السياق، يشير الميكروبيوم إلى مجموعة معقدة من الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في التربة وتتفاعل مع النبات وتؤثر على نموه وصحته ووظائفه الحيوية.

ويمكن أن يختلف ميكروبيوم النباتات اختلافا كبيرا حسب النوع النباتي وظروف البيئة وعوامل أخرى، وثبت أن للميكروبيوم دورا رئيسيا في التأثير على صحة النبات ومقاومة الأمراض، ويعد فهم العلاقة المتبادلة بين النبات والميكروبيوم مهما لتحسين إنتاجية المحاصيل واستدامتها.

إحدى الطرق التي يبحث عنها الباحثون لتحسين المحاصيل هي إدارة الميكروبيوم، وقد يساعدنا فهم التفاعلات بين النباتات والكائنات الحية الدقيقة التي تعيش عليه وفي داخله على تطوير ممارسات الإدارة الزراعية التي يمكن أن تزيد إنتاجية المحاصيل ومرونتها.

استكشاف الاختلافات في بنية الميكروبيوم

من حيث الكتلة الحيوية، يعد قصب السكر المحصول الأكثر إنتاجا في العالم، وليس من الصعب معرفة السبب؛ فمحصوله يوفر المواد الأولية لـ26% من الإيثانول الحيوي في العالم، و80% من إنتاج السكر العالمي.

وبينما تمت دراسة ميكروبيوم قصب السكر بشكل مكثف، فإن ميكروبيوم قصب الزيت كان منطقة مجهولة للباحثين، ولهذا قاموا باستكشاف الاختلافات في بنية الميكروبيوم بين العديد من نباتات قصب الزيت وقصب السكر من النوع البري.

وأظهرت نتائج الدراسة -التي نُشرت في دورية “بيوتكنولوجي فور بيوفيولز أند بيوبرودكتس” (Biotechnology for Biofuels and Bioproducts)- أن ثلاثي الجلسرين كثيف الطاقة يتراكم من 30 إلى 400 مرة في نبات قصب الزيت أكثر من قصب السكر البري، مما يجعله محصولا مثاليا لإنتاج الوقود الحيوي.

ومن خلال دراسة هذه المادة الأولية التي تحول السكريات الطبيعية لزيت، يمكن للباحثين توفير بدائل مستدامة للوقود الأحفوري. ويفترض الباحثون أن ارتباط قصب الزيت بميكروبات معينة في التربة قد يفيد النبات بطريقة ما.

فك أسرار ميكروبيوم نبات قصب الزيت

وفحص الباحثون ميكروبيومات 4 نباتات مختلفة من قصب الزيت، وقارنوها بميكروبيوم نبات قصب السكر غير المعدل. وقام الفريق بزرع جميع النباتات في التربة نفسها، وبمجرد نموها أخذوا عينات الميكروبات من الأوراق والسيقان والجذور وتربة الجذور والتربة السائبة.

وباستخدام أدوات فك التسلسل الوراثي، والمعلوماتية الحيوية المتطورة؛ وجد الفريق أن كل سلالة من قصب الزيت تحتوي على ميكروبيومات مختلفة عن قصب السكر غير المعدل.

وأوضحت هذه الدراسة أن نباتات قصب الزيت مختلفة في التعبير الجيني الخاص بها، وترتبط بميكروبيومات متميزة، مما يشير إلى أن الاختلافات الأيضية في قصب الزيت (مقارنة بقصب السكر) تلعب دورا مهما في تحديد تكوين ميكروبيوم النبات.

ويكشف المزيد من استكشاف الميكروبيوم في نبات قصب الزيت عن فرص للاستفادة من التفاعلات الميكروبية-النباتية، وقد يساعد فهم هذه التفاعلات النباتية الميكروبية في تحسين نبات قصب الزيت؛ مما قد يزيد إنتاجيته للزيوت المستخدمة في أنظمة الطاقة الحيوية المستدامة.

كما قد يؤدي البحث الإضافي أيضا إلى ميكروبيوم مخصوص يمكن أن يعزز الأداء الزراعي والعائد من نبات قصب الزيت المعدّل، ويأمل الفريق توجيه المزيد من الأبحاث نحو فهم كيفية تفاعل الميكروبيومات الفريدة مع النباتات المضيفة.