علماء يكتشفون مركبًا طبيعيًا يقتل الأعشاب الضارة بدون مواد كيميائية

أفاد باحثون يابانيون عن مركب طبيعي واحد من نباتات جوز المانشوريا قادر على إيقاف نمو الشتلات.
هذا الاكتشاف يشير إلى نوع جديد من المبيدات الحيوية التي تهدف إلى السيطرة على الأعشاب الضارة مع تقليل استخدام الرش الكيميائي، بما يحافظ على النباتات المرغوبة ويحسن المحاصيل.
عزل الفريق الجزيء وأظهر أنه يعطل التطور المبكر للنباتات في تجارب تربوية محكمة.
ويتميز هذا العمل بالتركيز على مركب واحد بدلاً من مزيج من المواد النباتية، وهو نهج مختلف عن استخدام مستخلصات متعددة تعمل كخليط.

النباتات لا تنمو قرب أشجار الجوز

قاد هذا البحث البروفيسور المشارك سييتشي ساكاموتو من جامعة كيوشو، الذي يركز على المركبات النشطة بيولوجيًا في النباتات وكيفية تأثيرها على نمو الأنواع المجاورة.

نُشر البحث في Journal of Agricultural and Food Chemistry .

لسنوات، لاحظ البستانيون أن عددًا قليلًا من النباتات يزدهر بالقرب من أشجار الجوز، ينتج هذا التأثير عن الأليلوباثي، أي إفراز المواد الكيميائية الطبيعية التي تعيق نمو النباتات المجاورة، غالبًا عن طريق تثبيط نمو الجذور أو السيقان.
المركب الجزيئي المعتاد في الأليلوباثي لجوز الأسود هو الجولون، حيث تصل منطقة التأثير السامة حول الشجرة الناضجة إلى 15-25 مترًا.

ويُعتبر جوز المانشوريا أيضًا فعالًا في منع نمو النباتات المنافسة، لكن المركب الأليلوباثي الرئيسي لم يكن محددًا بدقة من قبل.

جوز المانشوريا والمبيدات الحيوية

في التجارب التربوية، فصل الفريق مستخلصات الأوراق إلى كسور وراقب تأثيرها على شتلات التبغ. وقد شابه الإعداد سقوط ورقة على التربة الرطبة ليعكس الظروف الطبيعية.

أثبت الكسر النشط غير القطبي، المعروف باسم “كسر n-hexane”، تأثيرًا كبيرًا على نمو الشتلات.
ولم يحتوي هذا الكسر على الجولون بالمستوى الطبيعي، فاستمر الفريق في البحث حتى حددوا الجزيء الواحد 2Z-decaprenol، لأول مرة يُثبت تأثيره الأليلوباثي.
أدى هذا المركب إلى تقليل وزن الشتلات وتقليص طول السيقان والجذور، مع ظهور نمط مميز من التواء الجذور عند سطح التربة.

آلية عمل المبيد الحيوي

أجرى الباحثون تحليلًا نسخيًا للجيلوم، أي متابعة نشاط الجينات، على شتلات الأرابيدوبس المعرضة للمركب.
أظهرت النتائج زيادة في مسارات إنتاج المستقلبات الثانوية وتغييرات في جدار الخلية، ما يشير إلى تحويل النباتات لمواردها لتعزيز بنيتها.
في الوقت نفسه، لوحظ تثبيط في معالجة البروتين داخل الشبكة الإندوبلازمية، وتراجع الإشارات المرتبطة بحمض الياسمونيك، المسؤول عن تنسيق الدفاعات ضد الإجهاد.
تظهر هذه التغيرات جهدًا مزدوجًا: تباطؤ النمو مع تعزيز البنية، وتوقف مسارات الدفاع الحيوية.

أهمية المبيدات الحيوية

تواجه الزراعة الحديثة أعشابًا لم تعد تستجيب للمبيدات التقليدية، مع تسجيل 539 حالة مقاومة فريدة عالميًا.
يمكن أن يندرج المبيد الحيوي ضمن برامج السيطرة المتكاملة، لتقليل الجرعات أو تغيير طرق العمل.
إذا تحلل المركب سريعًا، يمكن أن يقلل من المخاوف المتعلقة بالبقايا، ما يعد فائدة للمزارعين في ظل المتطلبات التنظيمية والتسويقية الصارمة.

السلامة والتوسع

وأشار البروفيسور ساكاموتو إلى أن تطوير 2Z-decaprenol إلى مبيد حيوي صالح للاستخدام يحتاج لاختبارات شاملة للسلامة على البشر والحيوانات، وكذلك وضع مسار تنظيمي واضح.
كما يمثل إنتاج كميات كافية ذات جودة مستقرة تحديًا تقنيًا، ويجب أن تظهر التجارب الميدانية فعالية التحكم بالأعشاب دون الإضرار بالمحاصيل أو الأنواع المفيدة، حيث يمكن لعوامل التربة والرطوبة والتوقيت أن تؤثر على الأداء خارج المختبر.

السياق الطبيعي للمركبات الأليلوباثية

الجولون مشهور في حدائق البيوت، لكنه ليس الوحيد، تطلق أشجار ونباتات وحشائش وأحيانًا محاصيل تغطية مواد تثبط نمو النباتات الأخرى. لاستخدامها في الزراعة، يجب أن تكون المركبات فعالة وآمنة للإنسان والحيوان والنبات، مع مراعاة التحلل البيئي لضمان عدم وجود بقايا ضارة.
هذا الاكتشاف يمثل أساسًا علميًا: الجزيء موجود، يؤثر في التربة، وتم تحديد بصمته الجينية في النباتات.