الديدان الخيطية التي تتغذى على النباتات والمفتاح لمحاربتها

الشكل 1 : دودة نيماتودا ذكرية من نوع *Pratylenchus*، تم جمعها من جذور الجزر. للتوضيح، 100 ميكرومتر أصغر بـ 10 مرات من 1 ملم وهي تقريباً عرض شعرة الإنسان!

الشكل 2 : تضررت الجزر بسبب الديدان الخيطية التي تتغذى على الجذور، مما أدى إلى تفرع الجذر

Note for the media: Use of the pictures provided by iDiv is permitted for reports related to this media release only, and under the condition that credit is given to the picture originator.

Open PDF in new window.

Elisabeth Darling¹, Marisol Quintanilla-Tornel¹*, Henry Chung¹

¹ Department of Entomology, Michigan State University, East Lansing, MI, United States

تتفاعل جذور النباتات مع العديد من البكتيريا والفطريات والكائنات المجهرية في التربة التي يمكن أن تؤثر على نمو النباتات. بعض هذه الكائنات المجهرية هي حيوانات تُسمى الديدان الخيطية، وهي جزء مهم من الحياة في التربة. يمكن أن تكون الديدان الخيطية مفيدة أو ضارة أو محايدة بالنسبة للنباتات. يدرس بعض العلماء، الذين يُطلق عليهم علماء الديدان الخيطية، هذه الكائنات وكيفية منع الأنواع الضارة منها من إتلاف المحاصيل المهمة مثل الجزر. يتعاون علماء الديدان الخيطية مع علماء آخرين لمساعدة المزارعين على إدارة هذه الآفات وزراعة محاصيل صحية.

الكائنات الصغيرة يمكن أن تسبب مشاكل كبيرة

تحتوي حفنة من التربة على آلاف الحيوانات الصغيرة جدًا بحيث نحتاج إلى المجهر لرؤيتها. على الرغم من صغر حجم هذه الحيوانات، إلا أن بعضها يؤثر بشكل كبير على نمو المحاصيل الغذائية في جميع أنحاء العالم. الديدان الخيطية (الشكل 1) هي ديدان صغيرة مستديرة تعيش في تربة حدائقنا وحقول المحاصيل والمناظر الطبيعية. في حين أن بعض الديدان الخيطية مفيدة للنباتات، إلا أن البعض الآخر يعتبر أعداء لعالم النباتات. تتغذى هذه الديدان الخيطية الضارة على جذور النباتات، مما يتسبب في تلف النبات ويؤثر بشكل كبير على نموه. أثناء تغذيتها، تُحدث الديدان جروحًا في الجذور، مما يجعل جذور النبات عرضة للإصابة بكائنات أخرى ممرضة في التربة [1]. وتُعرف الديدان الخيطية التي تضر بجذور النباتات عادةً بالطفيليات.

الديدان الخيطية التي تتغذى على النباتات: تهديد للمحاصيل الجذرية بعض النباتات في الحدائق لها جذور تؤكل، مثل الجزر والبنجر والجزر الأبيض والبطاطس. يمكن أن تُحدث الديدان الخيطية ضررًا لهذه المحاصيل الغذائية المهمة، إلى جانب العديد من المحاصيل الأخرى. تمتلك الديدان الخيطية جزءًا فمويًا يشبه القش، تستخدمه لحقن خليط من الإنزيمات في النبات، مما يؤدي إلى تكسير خلايا النبات إلى ما يشبه "حساء خلايا النبات". بعد تكسير الخلايا، تتغذى الديدان على هذا الحساء [2]. عندما تتغذى الديدان الخيطية على جذور الجزر خلال المراحل المبكرة من حياة النبات، يمكن أن يتسبب ذلك في تلف خطير أو حتى موت النبات. وعندما تتغذى بعض الديدان الخيطية الطفيلية على الجزر والجزر الأبيض في بداية موسم النمو، فإنها تلحق أضرارًا بالجذور لدرجة أن المزارعين لا يمكنهم بيعها. إذا تغذت أنواع معينة من الديدان الخيطية من جنس Pratylenchus على الجزر الصغير، فإن التلف الذي تسببه للجذور يؤدي إلى تطور جذور متشعبة (الشكل 2). عندما تكون هناك أعداد كبيرة من الديدان الخيطية الطفيلية في التربة، يمكن أن تحدث خسائر كبيرة في المحاصيل.

علماء الديدان الخيطية هم العلماء الذين يدرسون الديدان الخيطية. يمكن لهؤلاء العلماء الذين يجرون أبحاثًا حول الديدان الخيطية الطفيلية أن يتعاونوا مع المزارعين لاختبار فعالية المنتجات التي يمكنها قتل الديدان الخيطية الضارة، واكتشاف أفضل الطرق لمكافحة هذه الآفات. تعتبر الديدان الخيطية التي تتغذى على الخضروات الجذرية صعبة الإدارة بشكل خاص، لأن المزارعين في بعض الأحيان لا يستطيعون رؤية أعراض الإصابة بالديدان حتى نهاية الموسم، عند حصاد الجذور.

كيف يتم تشخيص الإصابة بالديدان الخيطية؟

على عكس الآفات الحشرية، لا يمكن رؤية الديدان الخيطية بالعين المجردة، لذلك يتطلب تأكيد الإصابة بالديدان الخيطية اختبارًا مخبريًا. إذا كان المزارع يعتقد بوجود تلف بسبب الديدان الخيطية الطفيلية، يمكنه إرسال عينة من التربة المجمعة من حقله إلى مختبر علم الديدان الخيطية. في المختبر، يتم خلط التربة بالماء ثم غربلتها باستخدام مناخل، في عملية تشبه نخل الدقيق. الهدف من هذه العملية هو إزالة القطع الكبيرة من الرمل أو الحطام الأخرى من التربة والاحتفاظ بالديدان الخيطية فقط. يتم نقل الخليط إلى أنابيب توضع في جهاز طرد مركزي – وهو جهاز كبير يدور بسرعة فائقة لجمع الجسيمات الأثقل في قاع الأنابيب. تطفو الديدان الخيطية في الماء بينما تبقى جزيئات الرمل والطين الثقيلة في قاع الأنبوب. بعد ذلك، يتم إضافة محلول سكري إلى الأنبوب، مما يتسبب في طفو الديدان الخيطية إلى أعلى الأنبوب. يمكن للعلماء جمع هذه الحيوانات الصغيرة ومشاهدتها تحت مجهر ضوئي لتحديد أنواع الديدان الخيطية الموجودة في حقل المزارع {Jenskins}. ومع ذلك، فإن بعض أنواع الديدان الخيطية تبدو مشابهة جدًا لأنواع أخرى، مما يتطلب تحديدها عن طريق تحليل الحمض النووي.

كيف يمكن للمزارعين إدارة الديدان الخيطية؟

يتعاون علماء الديدان الخيطية مع العلماء الآخرين للتعامل مع المشكلات التي يواجهها المزارعون مع الديدان الخيطية. هناك بعض المواد الكيميائية، التي تُسمى مبيدات الديدان الخيطية، تُستخدم حاليًا لمعالجة إصابات الديدان. هذه المواد سامة للديدان الخيطية ولكنها قد تكون خطرة أيضًا على الشخص الذي يطبقها، وهي أيضًا باهظة الثمن. يبحث علماء الديدان الخيطية عن طرق أخرى فعالة لمساعدة المزارعين في مكافحة هذه الآفات. بعض أنواع البكتيريا والفطريات [3] الموجودة في التربة لها خصائص مبيدة للديدان الخيطية، مما يعني أنها يمكن أن تقتل أو تثبط الديدان الخيطية، وبعضها متخصص جدًا في مهاجمة الديدان الضارة فقط [4]. تسعى العديد من الدراسات الحالية إلى تحديد هذه الأنواع المفيدة وزراعتها ليتم تطبيقها في حقول المزارعين لتقليل أعداد الديدان الخيطية الضارة في التربة. المبيد المثالي للديدان الخيطية هو الذي يكون ضارًا فقط للديدان الطفيلية على النباتات، لضمان حماية الموارد الأخرى في التربة والكائنات المجهرية المفيدة.

الفطريات والبكتيريا: مفتاح محتمل لمكافحة الديدان الخيطية الطفيلية للنبات

تعد الديدان الخيطية الطفيلية في التربة من الآفات الخطيرة التي يمكن أن تتسبب في إلحاق أضرار بجذور النباتات، مما يؤدي إلى خسارة كبيرة للمزارعين بسبب عدم القدرة على بيع المحاصيل المتضررة. لذلك، من المهم العثور على طرق فعالة لإدارة هذه الديدان الطفيلية. يجب أن تكون هذه المعالجات آمنة على البيئة والكائنات الحية الأخرى في التربة، وأن تكون أيضًا ميسورة التكلفة للمزارعين. يمثل هذا تحديًا كبيرًا لعلماء الديدان الخيطية، ولكن المستقبل يبدو مشرقًا! الحل المحتمل يكمن في اكتشاف أنواع من الفطريات أو البكتيريا الموجودة في التربة التي يمكنها التحكم في الديدان الخيطية الطفيلية للنبات، لتطوير منتجات جديدة وفعالة وصديقة للبيئة يمكن أن يستخدمها المزارعون.

بالإضافة إلى ذلك، ساعد استخدام الحمض النووي للديدان الخيطية في تحديد أنواع الديدان المختلفة في التربة على تقدم مجال علم الديدان الخيطية. في بعض الأحيان، قد تكون تقنيات العلوم الجزيئية مثل تحليل الحمض النووي مكلفة، لكن من خلال التعاون بين العلماء، يمكن إحراز تقدم في التقنيات الجزيئية التي ستجعل هذه العملية أرخص للعلماء والمزارعين في المستقبل. ستُمهد هذه التقنيات الطريق أمام فرق علماء الديدان الخيطية وشركائهم من العلماء للعثور على أفضل الطرق لمكافحة هذه الآفات الضارة.

المصطلحات

الديدان الخيطية
مجموعة من الحيوانات (شعبة: الديدان الخيطية) التي تأخذ شكلًا يشبه الديدان، طويلًا وأسطوانيًا. يمكن العثور عليها في جميع القارات السبع (حتى في القارة القطبية الجنوبية!)، وكذلك في المحيطات والبحيرات.

الطفيليات
كائن يعتمد على كائن مضيف آخر لسرقة الطعام والمغذيات.

علماء الديدان الخيطية
العلماء الذين يدرسون الديدان الخيطية

الإنزيمات
جزيئات بيولوجية تحفز التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا.

الحمض النووي
التعليمات المطلوبة لتكوين الخلايا والتي تخزن في كل كائن حي.

مبيد الديدان الخيطية
مادة أو كائن فعال في قتل الديدان الخيطية.

البكتيريا
مجموعة من الكائنات الحية التي تكون بدائية النواة، أي أنها تفتقر إلى النواة ولديها خلية واحدة فقط.

الفطريات
مجموعة من الكائنات الحية تكون حقيقية النواة (تحتوي خلاياها على نواة) وتتغذى على المواد العضوية. تشمل هذه المجموعة الفطر والخميرة التي نأكلها، وكذلك العفن.

المراجع

[1] Shah, M. M., and Mahamood, M. 2017. Nematology: Concepts, Diagnosis and Control. BoD – Books on Demand.

[2] Zunke, U. 1990. Observations on the invasion and endoparasitic behavior of the root lesion nematode Pratylenchus penetrans. J. Nematol. 22:309–20.

[3] Poveda, J., Abril-Urias, P., and Escobar, C. 2020. Biological control of plant-parasitic nematodes by filamentous fungi inducers of resistance: Trichoderma, Mycorrhizal and Endophytic Fungi. Front. Microbiol. 11:992. doi: 10.3389/fmicb.2020.00992

[4] Topalović, O., Elhady, A., Hallmann, J., Richert-Pöggeler, K. R., and Heuer, H. 2019. Bacteria isolated from the cuticle of plant-parasitic nematodes attached to and antagonized the root-knot nematode Meloidogyne hapla. Sci. Rep. 9:11477. doi: 10.1038/s41598-019-47942-7

المحرر: مالت جوشوم

موجهو العلوم: إيرينا موشكوفا، شروتي باريك

الاستشهاد:
 Darling E, Quintanilla-Tornel M and Chung H (2021) Plant-Eating Nematodes and the Key to Fighting Them. Front. Young Minds. 9:604175. doi: 10.3389/frym.2021.604175

تضارب المصالح: يعلن المؤلفون أن البحث تم إجراؤه في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن أن تُفسر على أنها تضارب محتمل في المصالح.

حقوق النشر © 2021 دارلينغ، كوينتانيا-تورنييل وتشونغ: هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب شروط رخصة المشاع الإبداعي (CC BY). يُسمح باستخدام، توزيع أو إعادة إنتاج هذا المقال في منتديات أخرى، بشرط الإشارة إلى المؤلف(ين) الأصلي(ين) ومالك حقوق النشر، والاستشهاد بالمنشور الأصلي في هذه المجلة وفقًا للممارسات الأكاديمية المقبولة. لا يُسمح بأي استخدام، توزيع أو إعادة إنتاج يخالف هذه الشروط.

المؤلفون

إليزابيث دارلينغ
طالبة دكتوراه في جامعة ولاية ميشيغان بقسم علم الحشرات. المشرفان على بحثي هما الدكتورة ماريسول كوينتانيا والدكتور هنري تشونغ. يركز مشروعي البحثي على تأثير أنواع الديدان الأسط وانية الطفيلية التي تتغذى على النباتات على نباتات الجزر. تُعرف هذه الديدان بـ "ديدان الآفات الجذرية"، وهي ضارة بالعديد من المحاصيل. كما أنني مهتمة بتعلم كيف تؤثر هذه الديدان على محاصيل أخرى مثل نباتات البارسناب ونباتات الهوب. أحب تعلم كل جوانب علم الديدان.

ماريسول كوينتانيا-تورنييل
هي عالمة نيماتودا في قسم علم الحشرات بجامعة ولاية ميشيغان. تُسهم أبحاثها في تقييم الممارسات التي تقلل من الديدان الطفيلية للنباتات في محاصيل ميشيغان. حصلت على درجة الدكتوراه من جامعة ولاية ميشيغان. marisol@msu.edu

هنري تشونغ
هو عالم بيولوجيا يعمل في جامعة ولاية ميشيغان. يهتم بفهم كيفية عمل الحياة على المستوى الجزيئي. يدرس الحشرات والديدان الطفيلية لفهم كيفية تكيف هذه الكائنات مع البيئات المختلفة أو التغذي على النباتات.

المراجعين الشباب

ماري
العمر: 13
أدرس في الصف الثامن وأحب علم الأحياء والكيمياء. أريد أن أكون عالمة وراثة في المستقب ل. كما أحب الرياضة، والجمباز هو رياضتي المفضلة، وأستمتع بالقفز على الترامبولين لأنه ممتع جدًا.

ميها
العمر: 15
مرحبًا، أنا طالبة في الصف الثاني الثانوي وأتطلع إلى متابعة مسيرة مهنية في مجال الطب. هواياتي تشمل الرسم، التنس، وقضاء الوقت مع الأصدقاء! أحب أيضًا التطوع ورد الجميل للمجتمع. أنا متحمسة للمشاركة في منصة Frontiers for Young Minds لأتيح لزملائي الطلاب الوصول إلى هذه الإنجازات العلمية الرائعة.

نيفديتا
العمر: 14
مرحبًا، اسمي نيفديتا، وأستخدم ضمائر "هي/لها". أحب الاستماع إلى الموسيقى في أوقات الفراغ (فرانك أوشن هو المفضل لدي) وأحب الرسم عندما أستطيع. أستمتع بالتسكع مع الأصدقاء، ومادتي المفضلة هي الكيمياء.

شريا
العمر: 11
مرحبًا، اسمي شريا. أعيش مع أختي ووالديّ. أحب المشي مع الأصدقاء، لعب ألعاب الطاولة، وممارسة الكاراتيه. خلال هذه الفترة، كنت أقضي وقتي في التحدث مع الأصدقاء، قراءة كتب هاري بوتر، وإكمال أحجية ثلاثية الأبعاد لقصر هوغوارتس.

شريا
العمر: 13
مرحبًا، اسمي شريا. أعيش في الولايات المتحدة، وأنا في الصف الثامن. أحب المواد العلمية والرياضيات. في وقت الفراغ، أحب الرقص والرسم. لقد بدأت مؤخرًا العمل مع منصة Frontiers for Young Minds، وأنا متحمسة جدًا للاستمرار!

المترجم

رغد س محمد باحثة مهتمة بالتنوع الحيوي في العراق وتأثيرات التغير المناخي على هذا التنوع. في العراق، التغيرات المناخية مثل ارتفاع درجات الحرارة، نقص الموارد المائية، وزيادة التصحر تؤثر سلبًا على التنوع البيولوجي، مهددة بذلك العديد من الأنواع النباتية والحيوانية. الحفاظ على التنوع الحيوي في العراق يتطلب استراتيجيات مستدامة للتكيف مع التغيرات المناخية وضمان استدامة الموارد البيئية للأجيال القادمة.

تمويل (ترجمة)

تُقدِّر فريق ترجمة التنوع البيولوجي في التربة دعم المركز الألماني للبحوث التكاملية في التنوع البيولوجي في (iDiv) هاله-يينا-لايبزيغ، الممول من قبل المؤسسة الألمانية للبحث العلمي (DFG FZT 118 202548816).

CITATION (TRANSLATION)

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Recommended citation format: Darling E, Quintanilla-Tornel M and Chung H (2025) Plant-Eating Nematodes and the Key to Fighting Them (Arabic translation: Raghad S. Mouhamad). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2021, doi: 10.3389/frym.2021.604175