فطر معزول جديد Talaromyces sp. MC-F2 يذيب الفوسفات بكفاءة عبر تنظيم أيضي معتمد على الوسط

لماذا يهم الطعام النباتي المحبوس

جزء كبير من الفوسفور في تربة المزارع محبوس داخل معادن صلبة يصعب إذابتها لا تستطيع النباتات استخدامه، حتى بعد سنوات من تطبيق الأسمدة. هذا يهدر المال، ويؤذي المجاري المائية، ويترك المحاصيل ناقصة التغذية. الدراسة الموصوفة هنا تقدم فطراً تربوياً مكتشفاً حديثاً قادرًا على تحرير هذا الفوسفور المخفي وتشرح، بتفصيل غير معتاد، كيف يغير الفطر كيمياءه الداخلية اعتمادًا على محيطه للقيام بالمهمة بكفاءة.

مساعد جديد من تحت الأرض

جمع الباحثون تربة من أراضي زراعية في شرق الصين وبحثوا عن ميكروبات يمكنها إذابة معادن الفوسفات الصلبة. عزلوا فطرًا واعدًا أطلقوا عليه اسم Talaromyces sp. MC-F2. على أطباق المختبر شكل هذا السلالة هالات واضحة حول مستعمراته، علامة مرئية على أنه كان يذيب معمل الترِيكالسيوم فوسفات في وسط النمو. أكدت الميكروسكوبية وتحليلات الحمض النووي أن الكائن ينتمي إلى جنس Talaromyces، مجموعة من الفطريات قريبة من أنواع معروفة أكثر مثل Penicillium، لكنها أقل دراسة فيما يتعلق بقدرتها على جعل مغذيات التربة أكثر توفراً للنباتات.

تحويل الفوسفور المحبوس في الصخور إلى طعام جاهز للنبات

لمعرفة مدى قدرة الفطر الجديد على تحرير الفوسفور، نمّوا MC-F2 في ثلاثة أوساط سائلة قياسية: بيكوسكايا (PVK)، NBRIP، ومرق البطاطا والجلوكوز (PDB)، كلٌ منها يحتوي على كميات مختلفة من ترِيكالسيوم فوسفات. عبر كل الظروف، خفّض الفطر حموضة المحلول (الرقم الهيدروجيني) بشكل كبير وتسبب في نقل كميات كبيرة من الفوسفور من المعدن الصلب إلى المحلول. كان الأداء الأقوى في وسط NBRIP، حيث كانت مستويات الفوسفور المذابة النهائية أعلى باستمرار من الوسطين الآخرين عند نفس عبء المعدن. هذا يبين أن الفطر والبيئة الكيميائية المحيطة يتعاونان لتحديد كمية الفوسفور القابلة لاستخدام النبات المنتجة.

أدوات حمضية وبلورات جديدة

يقوم الفطر بمعظم عمله عن طريق إفراز أحماض عضوية — جزيئات صغيرة حامضة تهاجم أسطح المعادن. أظهرت التحليلات الكيميائية أن MC-F2 أنتج كميات كبيرة خصوصًا من حمض الغلوكونيك وحمض الماليك، مع تحول التوازن بينهما حسب تغير تركيز المعدن. في وسط أغنى مع وجود معدن أكثر، ارتفعت إنتاجية حمض الماليك بقوة، بينما مال إنتاج حمض الغلوكونيك إلى الانخفاض. أثناء إذابة الترِيكالسيوم فوسفات، تم تحرير الكالسيوم وارتبط بالأكسالات التي أنتجها الفطر لتشكيل بلورات جديدة من هيدرات أوكسالات الكالسيوم. هذه المعادن الثانوية، التي تم تأكيدها بواسطة حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني، أقل ميلًا بكثير إلى حبس الفوسفور مرة أخرى، مما يساعد على إبقائه في أشكال يمكن للمحاصيل استخدامها.

داخل المصنع الفطري

لفهم كيف يضبط الفطر كيمياءه لتهيئة وسائط وتحميلات معدنية مختلفة، استخدم الباحثون التحليل الاستقصائي للتمثيل الغذائي—استطلاع واسع لمئات الجزيئات الصغيرة داخل الخلايا وحولها. وجدوا أن مزيج المغذيات وكمية الترِيكالسيوم فوسفات أعادا تشكيل المسارات الأيضية المركزية بقوة. في NBRIP، كان المسار الذي يدير الكثير من طاقة الخلية وتدفق الكربون (دورة تريبس/دورة TCA) مفعلًا بشكل خاص، مع ارتفاع الوسائط مثل الماليت والسترات بعدة أضعاف. توافقت هذه التغيرات مع الارتفاعات الملحوظة في إفراز حمض الماليك وإطلاق الفوسفور. كما تم تعديل مسارات أخرى، بما في ذلك تلك المرتبطة بالأحماض الأمينية ونقل الجزيئات عبر أغشية الخلايا، صعودًا وهبوطًا اعتمادًا على مقدار الإجهاد المعدني الذي واجهه الفطر، كاشفة عن استراتيجية مرنة بدلًا من آلية جامدة واحدة.

من فلابل المختبر إلى حقول أكثر خضرة

عموماً، تُظهر الدراسة أن Talaromyces sp. MC-F2 هو أداة طبيعية قوية لتحويل الفوسفور المحبوس في الصخور إلى مغذيات متاحة للنبات، أساسًا عبر إنتاج أحماض عضوية مخصصة تعيد تشكيل كيمياء المحلول والمعادن نفسها. من خلال رسم خريطة كيفية استجابة أيضه لظروف مختلفة، تشير الدراسة إلى سبل تصميم وسائط وصيغ أو حتى سلالات محسنة تعظم إطلاق الفوسفور. بالنسبة للمزارعين ومخططي البيئة، يمثل هذا الفطر خطوة واعدة نحو أسمدة حيوية يمكن أن تقلل الاعتماد على مدخلات الفوسفور الصناعية، وتستغل الفوسفور "التراثي" الموجود بالفعل في الترب، وتقلل التلوث، وكل ذلك عبر استغلال العمل الهادئ لكن المتقن لميكروبات التربة.

الاستشهاد: Xia, M., Bao, P., He, S. et al. A new isolated fungus Talaromyces sp. MC-F2 efficiently solubilizes phosphate through media-dependent metabolic regulation. Sci Rep 16, 14121 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44554-w

الكلمات المفتاحية: فطريات مذيبة للفوسفات, سماد حيوي, فوسفور التربة, Talaromyces, أحماض عضوية