أكسيد النيتروز الناتج عن الأسمدة قد يضر ببعض بكتيريا التربة

تعتمد النباتات على ملايين الميكروبات الصغيرة في التربة، والتي تتنافس وتتعاون فيما بينها للقيام بأدوار حيوية حول جذور النباتات، بما في ذلك تحسين امتصاص المغذيات وحماية النباتات من مسببات الأمراض.

تنتج هذه الميكروبات أكسيد النيتروز (N₂O) كمنتج ثانوي لعملياتها الأيضية، يُعرف أكسيد النيتروز بكونه غازًا دفيئًا قويًا، وقد ركزت معظم الدراسات على تأثيره على المناخ.

على الرغم من أن أكسيد النيتروز يُنتج طبيعيًا، إلا أن إنتاجه يمكن أن يرتفع نتيجة استخدام الأسمدة وغيرها من العوامل.

وعلى عكس الاعتقاد السائد بأن N₂O لا يتفاعل مع الكائنات الحية، أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثان من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنه قد يؤثر فعليًا على المجتمعات الميكروبية في التربة، مما يجعل بعض سلالات البكتيريا أكثر عرضة للنمو وأخرى أقل.

تأثير أكسيد النيتروز على البكتيريا

استنتج الباحثون أن نحو 30٪ من جميع البكتيريا التي تمت دراسة جينوماتها حساسة لتأثير N₂O، مما يشير إلى أن الغاز قد يلعب دورًا مهمًا وغير مدرك في التوازن الدقيق للمجتمعات الميكروبية التي تؤثر على نمو النباتات.

قالت الأستاذة دارسي ماكروز، المؤلفة المشاركة: “يشير هذا العمل إلى أن إنتاج N₂O في البيئات الزراعية يستحق الانتباه لصحة النباتات، إنه ضار ببعض الميكروبات، وقد يكون لذلك تأثير على صحة المحاصيل.”

التجارب المخبرية

ركز الباحثان على عملية أساسية لنمو الخلايا تُعرف بتخليق الميثيونين، والتي تعتمد في بعض البكتيريا على إنزيمات تحتاج إلى فيتامين B12 ، باستخدام بكتيريا Pseudomonas aeruginosa، أزال الفريق الإنزيم غير المعتمد على B12، ولاحظوا أن البكتيريا أصبحت حساسة لأكسيد النيتروز حتى من إنتاجها الخاص للغاز.

كما أظهرت التجارب باستخدام مجتمع ميكروبي صناعي لجذور نبات Arabidopsis thaliana أن العديد من الميكروبات الجذرية حساسة لـ N₂O، وأن وجود بكتيريا منتجة للغاز يعوق نمو الجيران الحساسين.

تداعيات زراعية

في المزارع، يمكن أن تتعرض التربة لارتفاعات مفاجئة في أكسيد النيتروز لأيام أو أسابيع نتيجة إضافة الأسمدة النيتروجينية، أو الأمطار، أو ذوبان الثلوج، وغيرها من الأحداث.

يحذر الباحثون أن تجارب المختبر تمثل خطوة أولى فقط لفهم تأثير N₂O على المجتمعات الميكروبية في البيئات الزراعية.

يخطط الباحثون لدراسة التربة الزراعية مباشرة، مع التركيز على كيفية اختيار N₂O للميكروبات حسب محتوى جينوماتها، وهو ما قد يفتح الطريق لإدارة إنتاج الغاز لتحسين صحة النباتات.

قالت ماكروز: “توقعنا أن الميكروبات التي تمتلك نوعًا معينًا من الإنزيم ستكون حساسة لـ N₂O، وأخرى ليست كذلك، ما يتيح إمكانية اختبار هذا التأثير في المزارع”.