فريق من الأكاديمية الصينية للعلوم يطور طلاءً نانويًا لتغليف البكتيريا المثبتة للنيتروجين لتعزيز إنتاجية الأرز

أخبار ar.wedoany.com، طور فريق من الأكاديمية الصينية للعلوم (Chinese Academy of Sciences) بالتعاون مع شركاء طلاءً نانويًا مزدوج الطبقة لتغليف بكتيريا تثبيت النيتروجين من نوع Klebsiella variicola W12. يحمي هذا الطلاء البكتيريا من الأشعة فوق البنفسجية والجفاف والإجهاد التأكسدي وتقلبات درجات الحرارة، مما يمكنها من البقاء على قيد الحياة بشكل أفضل على أوراق الأرز وتثبيت النيتروجين.

تشير هذه الدراسة، المنشورة في مجلة "نيتشر فود" (Nature Food)، إلى أن البكتيريا تم تغليفها بغلاف مزدوج الطبقة مصنوع من حمض التانيك وأيونات الحديد وألجينات الصوديوم. توفر الطبقة الخارجية، باستخدام شبكات الفينول المعدنية (metal-phenolic networks)، خصائص مضادة للأكسدة وحماية من الأشعة فوق البنفسجية، بينما تعمل طبقة ألجينات الصوديوم الداخلية على تحسين الاحتفاظ بالرطوبة وتكوين الأغشية الحيوية. تؤدي عوامل مثل الأشعة فوق البنفسجية والجفاف وتقلبات درجات الحرارة في بيئة الأوراق عادةً إلى موت سريع للكائنات الحية الدقيقة، إلا أن هذا الطلاء يطيل بشكل فعال فترة بقاء البكتيريا على سطح الورقة.

في بيئة الزراعة المائية، بعد 14 يومًا من التطبيق، كانت كفاءة استعمار البكتيريا المطلية على سطح أوراق الأرز أعلى بمقدار 3.3 مرة مقارنة بالبكتيريا غير المطلية. ساهمت هذه البكتيريا بنسبة 27.89% من إجمالي النيتروجين في النبات، أي أكثر من ضعف مساهمة البكتيريا غير المعالجة، وأدت إلى زيادة الوزن الطازج للنبات بمقدار 1.4 مرة بعد 54 يومًا. في التجارب الحقلية على صنف الأرز "ميليانغيو" (Meiliangyou)، كانت كتلة البذور الجافة والكتلة الحيوية الإجمالية في قطع الأراضي المعالجة بالطلاء أعلى من تلك الموجودة في قطع الأراضي الضابطة غير المعالجة.

تساعد نتائج الدراسة في معالجة التحديات الرئيسية التي تواجه التسميد الحيوي الورقي. حاليًا، تعتمد معظم منتجات الأسمدة الحيوية الميكروبية التجارية المثبتة للنيتروجين على استعمار البذور أو منطقة الجذر، وذلك لأن الميكروبات عادةً لا تستطيع البقاء على الأوراق لفترة كافية. توفر المنتجات التجارية لشركات مثل Pivot Bio، من خلال استعمار منطقة الجذر، بديلاً لحوالي 20% إلى 25% من احتياجات النيتروجين لمحاصيل الذرة. يمكن للطريقة الورقية المطورة حديثًا توفير نيتروجين حيوي لمزيد من أنواع المحاصيل في مراحل متأخرة من موسم النمو، مما يكمل التقنيات الحالية.

يشير الباحثون إلى أنه لا يزال هناك حاجة إلى قدر كبير من العمل للانتقال من الدراسات المخبرية والحقلية الأولية إلى التطبيق التجاري، بما في ذلك تحسين تركيبات الطلاء لمختلف المحاصيل والمناخات، وتقييم سلامة مواد الطلاء النانوي على نطاق زراعي، وتطوير عمليات تصنيع فعالة من حيث التكلفة، والحصول على الموافقات التنظيمية. وصف تعليق في مجلة "نيتشر بيوتكنولوجي" (Nature Biotechnology) هذه التقنية بأنها خطوة مهمة نحو التسميد الحيوي الورقي العملي.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com