الإنتاج المستدام لمستقلبات مبيدة للحشرات ومبيدة للعنكبيات بواسطة فطريات داخلية باستخدام التخمير الحالة الصلبة

تحويل الفطريات الخفية إلى حماة للمحاصيل

تعتمد الزراعة الحديثة بشكل كبير على المبيدات الكيميائية لحماية المحاصيل من تدمير الحشرات والعنكبيات. لكن هذه المواد يمكن أن تضر الملقحات، وتلوث التربة والمياه، وتدفع الآفات إلى تطوير مقاومة. تستكشف هذه الدراسة استراتيجية مختلفة تمامًا: استقطاب الفطريات غير الضارة التي تعيش داخل جذور القمح وتعليمها تحويل بقايا المزارع إلى خلطات طبيعية قاتلة للآفات، مما قد يوفر حماية أكثر أمانًا للمحاصيل والبيئة.

حلفاء خافتون يعيشون داخل جذور القمح

بدأ الباحثون بسؤال بسيط: هل يمكن للفطريات المجهرية التي تستوطن جذور القمح السليمة أن تساعد في دفاع النبات؟ تُعرف هذه الفطريات الداخلية بأنها تعيش داخل أنسجة النبات دون التسبب في مرض. جمع الفريق نباتات قمح من ثلاث مناطق في مصر وعزل 38 سلالة فطرية مختلفة من جذورها. ثم اختبروا كل سلالة لمعرفة مدى قدرتها على إنتاج مركبات كيميائية وإنزيمات معروفة بإحداث ضرر لأجسام الحشرات أو تعمل كمبيدات طبيعية. برزت سلالة واحدة مميزة، اُطلق عليها MORSY-27 وتم تحديدها لاحقًا على أنها من نوع Geomyces، حيث أنتجت باستمرار أعلى مستويات من هذه المواد المحتملة الواقية.

إطعام الفطريات ببقايا المزارع

لكي تصبح أي مبيد حيوي مفيدًا عمليًا، يجب أن يكون رخيصًا وقابلًا للتوسع. بدلًا من زراعة الفطر في صهاريج سائلة، استخدم العلماء التخمير الحالة الصلبة، بحيث نما على بقايا نباتية رطبة كانت ستُهمل وإلقاؤها — مثل لب البرتقال والطماطم، وقشور الموز، وبقايا القلقاس، وكعكة بذور عباد الشمس، وسيقان نبات ورقي يسمى الملوخية. هذه المواد غنية بالسكريات والألياف والزيوت والبروتينات، وتُحاكي موطن الفطر الطبيعي. من خلال تعديل درجة الحرارة والرطوبة، بحث الفريق عن ظروف تحفز الفطر على إنتاج أكبر قدر ممكن من المركبات المبيدة.

إيجاد أفضل وصفة للسموم الطبيعية

أظهر Geomyces sp. MORSY-27، تحت المجهر ومن خلال الاختبارات الكيميائية، أنه مصنع صغير غزير الإنتاج. على معظم نفايات النبات أنتج أربع مجموعات رئيسية من المركبات المشابهة لمركبات النباتات — الفينولات، والفلڤونويدات، والتربينويدات، والقلويدات — بالإضافة إلى أحماض دهنية قادرة على تعطيل خلايا الحشرات. كما أفرز إنزيمات قوية تهضم الغطاء الخارجي (الكوطيكل) للحشرات والعنكبيات، بما في ذلك إنزيمات آكلة للكييتين، وقاطعة للبروتين، ومحللة للدهون. كانت كعكة عباد الشمس وبقايا القلقاس وقودًا جيدًا بشكل خاص، وكانت درجة حرارة تقارب 20 °م ورطوبة معتدلة تُنتج أغنى مزيج من هذه الجزيئات الفعالة حيويًا. عند تحليل المستخلص المعتمد على عباد الشمس بواسطة مطيافية الغاز–مطيافية الكتلة، وجدوا 39 مركبًا مختلفًا، كثير منها مرتبط بإسترات وأميدات الأحماض الدهنية التي رُبطت سابقًا بنشاط قاتل للحشرات أو قاتل للميكروبات.

اختبار كوكتيل الفطريات عمليًا

لمعرفة ما إذا كانت هذه الخلطات تضر بالفعل بالآفات، اختبر العلماء المستخلصات ضد عدوين زراعيين رئيسيين: دودة القوس السوداء (الديدان القارضة السوداء)، التي يمكن أن تمحو البدائل الشابة، والعنكبوتية ذات النقطتين، وهي آكل عصارة صغير يصيب مئات أنواع المحاصيل. عندما غذّيت اليرقات على أوراق مُعالجة بالمستخلصات الفطرية، تباطأ تطورهم بشكل كبير؛ في بعض المعالجات امتدت مرحلة اليرقات من نحو 18 يومًا إلى أكثر من 40 يومًا. ماتت العديد من اليرقات والشرانق، وغالبًا ما خرج الذين نجوا كحشرات بالغة مشوهة بأجنحة منكمشة أو عالقة في مراحل تساقط جزئية، وهي علامات على تعطل هرموناتهم وتكوّن الكوطكل. لدى العنكبيات سببت المستخلصات وفيات بالغة لدى البالغين تعتمد على الجرعة والزمن وانخفض فقس البيض بشدة. حققت بعض المعالجات تقريبًا 100% وفاة للبالغين وفشلًا تامًا في فقس البيض عندما تعرضت الإناث قبل وضع البيض.

ماذا قد يعني هذا للزراعة المستقبلية

بالنسبة لغير المتخصص، الرسالة واضحة: بالشراكة مع الفطريات التي تعيش بالفعل داخل المحاصيل وإطعامها بقايا نباتية رخيصة، قد يكون من الممكن تخمير خلطات فعالة وطبيعية لمكافحة الآفات. حوّلت سلالة Geomyces المدروسة هنا نفايات عباد الشمس وغيرها من نفايات المعالجة إلى مزيج معقد من الإنزيمات والزيوت التي شلّت الديدان والقواقع والعنكبيات بالاعتماد على مدخلات متجددة ومنخفضة التكلفة. ورغم الحاجة لمزيد من العمل لعزل المكونات الأكثر أمانًا، واختبارها في الحقول، ومقارنتها بالمنتجات الحالية، فإن هذا النهج يشير إلى مستقبل قد يحمي فيه المزارعون المحاصيل باستخدام حلفاء فطريين مُفصَلِين بدلًا من الاعتماد بصورة رئيسية على المواد الكيميائية الاصطناعية.

الاستشهاد: El-Gendy, M.M.A.A., Sadek, H.E., Barghout, M.E. et al. Sustainable production of insecticidal and acaricidal metabolites by endophytic fungi using solid-state fermentation. Sci Rep 16, 11356 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40413-w

الكلمات المفتاحية: المبيدات الحيوية, الفطريات الداخلية, آفات القمح, التخمير الحالة الصلبة, الزراعة المستدامة