د.محمد طه زلمه: الأشعة السينية لتعزيز إنتاجية المحاصيل ومقاومة تغيرالمناخ

تم ملاحظة الأشعة السينية وتوثيقها لأول مرة في عام 1895 من قبل العالم الألماني وليام كونراد رونتجن (Wilhelm Conrad Roentgen) في جامعة فورتسبورغ، ونال عنها جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1901.

اكتشف رونتجن أن إطلاق تيارات من الأشعة السينية عبر الذراعين واليدين أدى إلى إنشاء صور تفصيلية للعظام بداخلها.

واستطاع الحصول على صورة بالأشعة السينية، عندما وضع فيلم حساس للأشعة السينية على جانب واحد من الذراعين.

ونظرًا لأن العظام كثيفة وتمتص كمية أكبر من الأشعة السينية مقارنة بالجلد، فإن ظلال العظام تبقى على فيلم الأشعة السينية بينما يبدو الجلد شفافًا.

الأشعة السينية أو أشعة إكس X ray)‏) هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طول موجي يتراوح بين 10 بيكومتر حتى 10 نانومتر. تنتمي الأشعة السينية إلى الإشعاعات المؤينة، أي تتسبب في تأين الوسط الذي تمر فيه، وذلك من خلال فصل بعض الإلكترونات في الذرات والجزيئات، مما يجعلها غير مستقرة وتتسبب في إحداث تغيرات في بنية وتركيب الخلايا الحية.

ويعتبر الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبوزي RNA في الكائنات الحية حساسة جدا للأشعة السينية، حيث يتزايد تغير بنيته وحدوث الطفرات في تركيبه بتزايد امتصاصه تلك الأشعة. وبالتالي، فإن الذرات الغير مستقرة سوف تبحث عن إلكترونات في البروتينات والحمض النّووي (DNA) حتى تملأ مداراتها الخارجية وتعيد حالة الاستقرار لنفسها، مما قد يؤدي إلي ظهور بعض الطفرات في النباتات أو نشوء خلايا سرطانية في الكائنات الحية.

استخدام الأشعة السينية في الإنتاج الزراعي

تُعد البذور أحد أهم عناصر النباتات، وتلعب دورًا حاسمًا في تحقيق الإنتاجية الزراعية العالية. في السنوات الأخيرة، ظهرت تقنيات جديدة تستخدم الأشعة السينية لتهيئة وتحضير البذور، وقد أظهرت الأبحاث أن هذه التقنيات قد تؤثر بشكل إيجابي على حيوية البذور وقدرتها على التكيف مع الظروف البيئية القاسية ومقاومة التحديات المختلفة.

1- زيادة نسبة الانبات: تظهر الدراسات أن تعرض البذور لأشعة الأشعة السينية بشكل محكوم يمكن أن يزيد من نسبة الانبات بشكل كبير.

وتعني نسبة الانبات العالية وجود مزيد من الشتلات والبادرات، مما يؤدي إلى زيادة فرص النمو والازدهار للنباتات.

2- تحفيز الإنبات وكسر السكون: يمكن للأشعة السينية أن تحفز وتعزز إنبات البذور عن طريق كسر سكون البذور، مما يؤدي إلى معدلات إنبات أسرع وأكثر اتساقًا.

وهذا مفيد بشكل خاص للبذور ذات طبقات البذور الصلبة أو البذور التي لها آليات سكون طبيعية.

3- تحسين قوة البذور: يمكن للأشعة السينية أن تحسن قوة البذور، وبالتالي زيادة قدرتها على اختراق التربة والاستقرار فيها.

هذا يؤدي إلى نمو جذور أقوى ونظام جذري أكثر استقرارًا للنباتات، مما يعزز نموها وتطورها.

– صور بذور فول الصويا التي تم الحصول عليها عن طريق اختبار الأشعة السينية والشتلات ذات الصلة:

• ( a )البذور دون أضرار ميكانيكية أو حشرات (stink bug)، مما يؤدي إلى شتلة عادية( b )
• ( c )البذور ذات الأضرار الميكانيكية الشديدة على المحور الجنيني، مما أدى إلى شتلة غير طبيعية(d)
• ( e )إصابة البذور بأضرار شديدة بسبب حشرة الرائحة الكريهة (stink bug) على المحور الجنيني والنبتات، مما أدى إلى ظهور شتلة غير طبيعية( f).

4- اختراق البذور: تخترق الأشعة السينية غلاف البذرة وتصل إلى الجنين والسويداء داخل البذرة.

يؤدي هذا التعرض للأشعة السينية إلى حدوث تغييرات فسيولوجية داخل البذور، والتي يمكن أن يكون لها العديد من التأثيرات المفيدة.

5- تحفيز نمو الأعضاء الجذرية: تظهر الأبحاث أن علاج البذور بالأشعة السينية يحفز نمو الجذور، وبالتالي يساهم في تطوير نظام جذري قوي ومتطور.

هذا يعزز امتصاص الماء والمغذيات من التربة ويساعد النباتات على التغذية والنمو الجيد.

6- تعزيز درجات النشاط العامة: العلاج بالأشعة السينية يمكن أن يعزز النشاط والحيوية الشاملة للبذور.

إنه يعزز تطوير جذور قوية ونمو قوي للبراعم وشتلات أقوى. وهذا يمكن أن يؤدي إلى نمو أكثر قوة للنبات وزيادة إنتاجية المحاصيل.

7- منع ومكافحة الأمراض والآفات: تشير الدرسات إلى أن الأشعة السينية يمكن أن تساهم في منع تكوين الأمراض الفطرية والجراثيم في البذور. وهذا يقلل من خطر الإصابة بالأمراض ويحسن معدل البقاء والنمو الصحي للنباتات.

كما يمكن أن تساعد الأشعة السينية في مكافحة الأمراض والآفات التي تنقلها البذور، وذلك عن طريق تعقيم أو إلغاء تنشيط مسببات الأمراض والفطريات والبكتيريا والآفات الحشرية التي قد تكون موجودة على البذور أو داخلها بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والفطريات الموجودة على البذور أو داخلها.

وهذا يقلل من خطر انتقال الأمراض أثناء الإنبات ومراحل نمو النبات المبكرة، مما يقلل من خطر انتقال الأمراض ويحسن صحة المحاصيل.

وبالتالي، فإن تهيئة البذور بواسطة الأشعة السينية يعزز مقاومة النباتات للآفات والأمراض. فعندما تكون البذور قوية وحيوية، فإن النباتات التي تنمو منها تكون أكثر قدرة على مقاومة الهجمات الضارة من الآفات الحشرية والأمراض الفطرية. هذا يقلل من الحاجة إلى استخدام المبيدات الكيميائية ويحسن الاستدامة البيئية للمزارع.

8- مكافحة بذور الحشائش: يمكن أيضًا استخدام الأشعة السينية للتحكم في بذور الحشائش الموجودة في البذور الزراعية.

يؤدي الإشعاع إلى إتلاف قدرة بذور الحشائش على البقاء، مما يقلل من احتمالية انتشار الحشائش في الحقل.

9- تعظيم الإنتاجية: بفضل الأشعة السينية، يمكن تعظيم الإنتاجية الزراعية وزيادة المحاصيل النباتية. بذور أكثر حيوية وقوة يمكنها تحقيق معدلات نمو وإنتاج أكبر.

10- تحسين جودة الثمار: يمكن لتهيئة وتحضير البذور بواسطة الأشعة السينية أن تؤدي إلى تحسين جودة الثمار.

فعندما تُزرع البذور المعالجة، تنمو النباتات وتتطور بشكل صحي ومتسق، وبالتالي يتم تحقيق ثمار ذات جودة أفضل من حيث الحجم واللون والنكهة.

11- تحسين استجابة النباتات للظروف البيئية القاسية: تهيئة البذور بواسطة الأشعة السينية يعزز قدرة النباتات على التكيف مع الظروف البيئية القاسية.

فهذه التقنية تحفز نمو جذور قوية ونظام جذري متطور، مما يساعد النباتات في التحمل أمام التجفيف، والملوحة، والحرارة العالية، والتربة الضعيفة.

وبالتالي، يتم تعزيز إمكانية زراعة النباتات في المناطق ذات البيئات الصعبة وتوفير الأمن الغذائي.

12- مقاومة التغيرات المناخية وعوامل الإجهاد البيئي: مجرد تعرض البذور للأشعة السينية، تكون قد أصبحت أكثر قدرة على مقاومة التغيرات المناخية والعوامل البيئية القاسية. فهذه العملية تعزز نظام المناعة النباتي وتعمل على تعزيز قدرة النباتات على التكيف مع التغيرات البيئية المفاجئة مثل التغيرات في درجات الحرارة والرطوبة والتوتر الملحي.

13- توفير الموارد المائية: بفضل تهيئة وتحضير البذور بواسطة الأشعة السينية، يمكن تحسين كفاءة استخدام الماء في النباتات.

فالبذور المعالجة تنمو بجذور أقوى ونظام جذري أكثر تطورًا، مما يزيد من قدرتها على امتصاص الماء بشكل فعال والاحتفاظ به،هذا يقلل من الاعتماد على الري الزائد ويساهم في توفير الموارد المائية المحدودة.

14- تعزيز الاستدامة البيئية: يعد تهيئة البذور بواسطة الأشعة السينية تقنية صديقة للبيئة.

فهي لا تستخدم مواد كيميائية ضارة ولا تتسبب في تلوث البيئة.

علاوة على ذلك، بزيادة الإنتاجية ومقاومة النباتات للأمراض، يمكن تحقيق محاصيل أفضل بكميات أقل من المبيدات الحشرية والمبيدات الكيميائية الأخرى، مما يقلل من تأثيراتها السلبية على البيئة.

تستمر الأبحاث والدراسات الجارية في استكشاف الآليات الأساسية وتحسين استخدام الأشعة السينية لمعالجة البذور، بهدف زيادة تعزيز معدلات الإنبات وقوة الشتلات وإنتاجية المحاصيل.

من المهم ملاحظة أنه على الرغم من أن الأشعة السينية يمكن أن يكون لها آثار إيجابية على إنبات البذور، إلا أنه يجب التحكم في الجرعة ووقت التعرض بعناية.

يمكن أن تكون جرعات الإشعاع المفرطة ضارة بقدرة البذور على البقاء وإنباتها، مما يؤكد أهمية تحسين معايير المعالجة لكل نوع من أنواع البذور.

أيضاً، في حين أن معالجة البذور بالأشعة السينية توفر العديد من المزايا، فمن المهم ملاحظة أنه ينبغي استخدامها كجزء من استراتيجية متكاملة لإدارة الآفات ومعالجة البذور.

فهو ليس بديلاً للممارسات الزراعية الجيدة، بما في ذلك اختيار البذور، وإدارة التربة، وتناوب المحاصيل.