ייצור בר קיימא של מטבוליטים נגד חרקים ואקריות על ידי פטריות אנדופיטיות באמצעות תסיסה במצב מוצק

הפיכת פטריות חבויות לשומרות יבול

החקלאות המודרנית תלויה במידה רבה בחומרי הדברה כימיים כדי למנוע מהחרקים והאקריות להרוס יבולים. אך כימיקלים אלה עלולים לפגוע במאביקים, לזהם קרקע ומים ולדחוף את המזיקים לפתח עמידות. מחקר זה בוחן אסטרטגיה שונה מאוד: גיוס פטריות שאינן מזיקות וחיות בתוך שורשי החיטה, והנחלתן להמיר שאריות חקלאיות לתערובות טבעיות ההורגות מזיקים — עם פוטנציאל לספק הגנה בטוחה יותר לגידולים ולסביבה.

בעלי ברית שקטים החווים בתוך שורשי החיטה

החוקרים החלו בשאלה פשוטה: האם הפטריות המיקרוסקופיות החיות באופן טבעי בתוך שורשי החיטה יכולות לעזור להגן על הצמח? פטריות אלה, המכונות אנדופיטיות, חיות בתוך רקמות הצמח ללא גרימת מחלה. הצוות אסף צמחי חיטה משלושה אזורים במצרים ובודד 38 זנים פטרייתיים שונים משורשיהם. לאחר מכן הם בדקו כל זן כדי להעריך עד כמה הוא מייצר תרכובות כימיות ואנזימים הידועים כיכולים לפגוע בגוף החרקים או לפעול כפסטיצידים טבעיים. זן בולט אחד, שסומן MORSY-27 וזוהה לאחר מכן כמין Geomyces, ייצר בעקביות את הרמות הגבוהות ביותר של חומרים אלה בעלי הפוטנציאל להגנה.

להאכיל פטריות בשאריות חקלאיות

כדי שעבוד כטבעי זה יהיה שימושי בפועל, הוא חייב להיות זול וניתן להגדלה. במקום לגדל את הפטריה במכלים נוזליים, המדענים השתמשו בתסיסה במצב מוצק, ונתנו לה לגדול על שאריות צמחיות לחות שהיו מושלכות אחרת — כגון שמיר תפוזים ועגבניות, קליפות בננות, פסולת טארו, קייק גרעיני חמניות וגבעולי ירק עלה בשם מולוכיה. חומרים אלה עשירים בסוכרים, סיבים, שומנים וחלבונים, והם מדמים את בית הגידול הטבעי של הפטריה. באמצעות כוונון טמפרטורה ולחות חיפש הצוות תנאים שיעודדו את הפטריה לייצר את הכמויות הגדולות ביותר של תרכובות הדברה.

מציאת המתכון הטוב ביותר לרעלים טבעיים

בעזרת מיקרוסקופ ובדיקות כימיות, Geomyces sp. MORSY-27 הוכיחה עצמה כמפעל קטן פורה. ברוב שפכי הפסולת הצמחית היא ייצרה ארבע קבוצות עיקריות של כימיקלים דמויי־צמח — פנולים, פלבונואידים, טרפקואידים ואלקלואידים — וכן חומצות שומן היכולות להפריע לתאים של חרקים. היא גם הפרישה אנזימים רבי עוצמה שעוזרים לעכל את המעטפת החיצונית (החיתולה) של חרקים ואקריות, כולל אנזימים הנוגסים בחיטין, מפרקי חלבונים ושוברי שומנים. קייק חמניות ופסולת טארו היו דלקים מוצלחים במיוחד, וטמפרטורה סביב כ-20 °C עם לחות מתונה הניבה את התערובת העשירה ביותר של מולקולות ביואקטיביות אלה. בניתוח של תמצית מבוססת חמניות באמצעות כרומטוגרפיה-מסה גזית נמצאו 39 תרכובות שונות, רבות מהן קשורות לאסטרים ואמידים של חומצות שומן שקושרו בעבר לפעילות הרג חרקים או מיקרואורגניזמים.

מבחן הקוקטייל הפטרייתי

כדי לבדוק האם התערובות אכן פוגעות במזיקים, המדענים ניסו את התמציות נגד שני אויבים חקלאיים מרכזיים: זחל החתול השחור (black cutworm), שזחלים שלו עלולים להשמיד שתילים צעירים, והעכבישון דו־כתמי (two-spotted spider mite), צורב־מיץ זעיר הפוגע במאות מיני גידולים. כאשר הזחלים אכלו עלים שטופלו בתמציות הפטרייתיות, קצב ההתפתחות שלהם האט באופן דרמטי; בכמה טיפולים שלב הזחל התארך מכ-18 ימים ליותר מ-40 ימים. זחלים וגחלילים רבים מתו, והמשורדים לעיתים יצאו כבוגרים מעוותים בכנפיים מקומטות או תקועים בהחלפות עור חלקיות — סימנים להפרעה בהורמונים ובהיווצרות הקוטיקולה. בעכבישונים התגלו תמותה בוגרת חזקה התלויה במינון ובזמן וירידה חדה בהבקעה של ביצים. בחלק מהטיפולים הושגה כמעט תמותת מבוגרים של 100% וכישלון מלא של הבקעת ביצים כאשר נקבות נחשפו לפני ההטלה.

מה משמעות הדבר לחקלאות העתידית

ללא מומחיות מיוחדת, המסר ברור: על ידי שיתוף פעולה עם פטריות שכבר חיות בתוך הגידולים והאכלתן בשאריות צמחיות זולות, ייתכן שניתן להכין תערובות הדברה טבעיות וחזקות. זן Geomyces שנחקר כאן הפך פסולת חמניות וחומרים מעובדים אחרים לתערובת מורכבת של אנזימים ושומנים שהשביתו זחלים ועכבישונים תוך שימוש בקלטים מתחדשים וזולים. אף שדרוש מחקר נוסף לבודד את המרכיבים הבטוחים ביותר, לבדוק שדות ולבחון השוואה למוצרים קיימים, גישה זו מצביעה על עתיד שבו חקלאים עשויים להגן על היבולים באמצעות בעלי ברית פטרייתיים מותאמים במקום להסתמך בעיקר על כימיה סינתטית.

ציטוט: 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

מילות מפתח: ביופסטיצידים, פטריות אנדופיטיות, מזיקים בחיטה, תסיסה במצב מוצק, חקלאות בת קיימא