التخليق الصديق للبيئة وتوصيف جسيمات النانو من شيتوزان النحاس (CuChNPs) وتقييم الأثر المشترك للجسيمات النانوية والبِزمِرثيازول ضد مرض البياض الجرثومي لأوراق الأرز

لماذا يجب أن يهتم مزارعو الأرز

البياض الجرثومي للأوراق مرض مدمر للأرز يمكن أن يدمر ما يصل إلى نصف المحصول، مهددًا سبل عيش المزارعين وإمدادات الغذاء. في الوقت نفسه، كثير من المبيدات الكيميائية المستخدمة للسيطرة عليه قد تضر النظم البيئية وتفقد فعاليتها مع تطور مقاومة لدى البكتيريا. تستكشف هذه الدراسة نهجًا ألطف: جسيمات نحاسية دقيقة مغلفة بمادة حيوية طبيعية، مقترنة بجرعة مخففة من مبيد بكتيري موجود، لحماية الأرز مع تقليل العبء الكيميائي.

مساعدون صغار مبنيون من مواد طبيعية

صنع الباحثون جسيمات نانوية من شيتوزان النحاس باستخدام وصفة «خضراء». الشيتوزان مادة قابلة للتحلل مشتقة من قشور الروبيان وغيرها من الكائنات البحرية، بينما استخدم الفريق أوراق النيم، شجرة لها مكانة في الطب التقليدي، للمساعدة في دفع وتثبيت التفاعل. أملاح النحاس وفّرت القلب المعدني. عندما اختلطت تحت حرارة وحموضة محكومين مع الشيتوزان وفيتامين سي ومستخلص النيم، تغير المحلول من أزرق باهت إلى بني طوبي، علامة بصرية على تكوّن جسيمات نحاسية نانوية وحجمية ومتفرقة في الماء.

اختبار الشكل والحجم والاستقرار

لتأكيد ما تم تصنيعه، استخدم الفريق مجموعة من الاختبارات الفيزيائية. أظهرت قياسات امتصاص الضوء ذروة مميزة نموذجية لجسيمات النحاس، بينما بيّن حيود الأشعة السينية أن نوى النحاس متبلورة ومدمجة بقوة في مصفوفة الشيتوزان. أظهرت صور الميكروسكوب الإلكتروني جسيمات في الغالب كروية يبلغ قطرها حوالي عشر جزء من الميكرومتر، وأشارت قياسات الشحنة السطحية إلى أن الجسيمات مستقرة في السائل ولا تتكتل. أكدت بصمة التحليل الكيميائي أن النحاس والشيتوزان ومركبات النبات من النيم كلها ساهمت في البنية النهائية، مما يساعد على التحكم في كيفية إطلاق النحاس والتصاقه بالأسطح البيولوجية.

من أطباق المختبر إلى النباتات المزروعة في أوعية والحقول

كانت الخطوة التالية معرفة ما إذا كانت هذه الجسيمات النانوية قادرة فعليًا على إبطاء بكتيريا بياض الأرز، Xanthomonas oryzae pv. oryzae. في اختبارات أطباق بيتري، كبتت جسيمات شيتوزان النحاس نمو البكتيريا بقوة واستمرت في العمل لما يقرب من شهر، متفوقة على أملاح النحاس أو الشيتوزان أو مستخلص النيم بمفردها. ثم انتقل الباحثون إلى تجارب في أوعية داخل بيت شبكي، رشّوا نباتات الأرز إما بالجسيمات النانوية وحدها أو بخليط جمع بينها وبين جرعات مخفضة من المبيد البِزمِرثيازول بنسب قوة متعددة. طوّرت جميع النباتات المعالجة آفات أوراق أقصر من النباتات المصابة غير المعالجة. الخليط البارز، الذي استخدم جرعة معتدلة من البِزمِرثيازول بالإضافة إلى الجسيمات النانوية بنسبة 6:4 إلى الماء، خفّض شدة المرض بحوالي النصف أو أكثر على مدى ثلاثة أسابيع.

أداء في الحقل وآفاق للمزارعين

ومن المهم أن نفس التركيبات اختبرت تحت ظروف الحقل الحقيقية باستخدام صنف أرز حساس. مرة أخرى، تفوّق رشّ الجسيمات النانوية مع البِزمِرثيازول على المعالجات القياسية والقطع غير المعالجة. أفضل مزيج خفّض المرض بنحو 55 إلى 60 بالمئة مقارنةً بالمراقبات المصابة، بينما أعطى رش الجسيمات النانوية وحده حماية ذات مغزى أيضًا. وبما أن الخلطات الجديدة استخدمت جرعات كيميائية أقل لكنها حققت سيطرة قوية، فقد تساعد المزارعين على الحفاظ على الغلة مع تقليل إجمالي المادة الفعالة المطبقة. وهذا بدوره قد يبطئ تطور المقاومة في البكتيريا ويقلل الضرر للكائنات غير المستهدفة والتربة.

ماذا يعني هذا لحماية الأرز بأمان أكبر

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن بالإمكان توظيف تكنولوجيا النانو بطريقة تعمل مع المواد الطبيعية بدلًا من أن تكون ضد البيئة. من خلال تغليف النحاس داخل غلاف قابل للتحلل الحيوي ودمجه مع جرعة مخفضة من منتج موجود، تُظهر هذه الدراسة طريقًا نحو مكافحة أمراض الأرز يكون فعالًا ومحتملًا أن يكون أقل خطورة. قبل أن تُعتمد مثل هذه الرشاشات على نطاق واسع، لا يزال على العلماء اختبار السلامة على المدى الطويل، واستقرار التخزين، والأداء عبر مناطق ومواسم متعددة. لكن النتائج تشير إلى أن المعالجات النانوية المصممة بعناية قد تساعد المزارعين في حماية الأرز من البياض الجرثومي مع الاعتماد بشكل أقل على التطبيقات الكيميائية الكثيفة والمتكررة.

الاستشهاد: Akter, R., Rahman, L., Kayess, O. et al. Ecofriendly synthesis and characterization of copper chitosan nanoparticles (CuChNPs) and assessing combined effect of nanoparticles and bismerthiozol against bacterial leaf blight of rice. Sci Rep 16, 15537 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44356-0

الكلمات المفتاحية: البياض الجرثومي لأرز, جسيمات نانوية من شيتوزان النحاس, تكنولوجيا النانو في الزراعة, مبيدات صديقة للبيئة, تآزر البِزمِرثيازول