من التربة إلى الأندية في الجذر: داء الجذر الصولجاني
الشكل 1 : مضيفان نباتيان مهمان عرضة لداء الجذر الصولجاني: الجرجير (ثايل كريس) وزيت اللفت. تم إنشاء الشكل باستخدام BioRender.
الشكل 2 : دورة حياة داء الجذر الصولجاني وتأسيس مرض الجذر الصولجاني. (A) يمكن أن يبقى الجذر الصولجاني لسنوات كسبور خامد في التربة. عندما يتلامس السبير مع نبات حساس، يتحول إلى سوزوبور ويتسبب في إصابة الجذور وتكوين العقيدات. في النهاية، تطلق الجذور المصابة المزيد من الأبواغ في التربة، التي يمكن أن تصيب نباتات جديدة. (B) نبات سليم مقابل نبات مصاب بالجذر الصولجاني. (A) بناءً على Auer و Ludwig-Müller [3] ومُنشأ باستخدام BioRender.
الشكل 3 :جذور الكانولا (A)، والبروكلي (B)، والجرجير (C)، والكرنب (D،E) المتأثرة بداء الجذر الصولجاني، وجذور الكانولا السليمة (F).
Open PDF in new window.
Edel Pérez-López*
Département de Phytologie, Faculté des Sciences de l’Agriculture et de l’Alimentation, Centre de Recherche et d’Innovation des Végétaux, Université Laval, Québec City, QC, Canada
بين ملايين الميكروبات التي تسكن التربة، هناك بعض الأنواع التي يمكن أن تكون مسببة للأمراض للنباتات، مما يعني أنها يمكن أن تسبب أمراضًا للنباتات. بعض هذه الأمراض معروفة أكثر من غيرها. ومن هذه الأمراض داء الجذر الصولجاني، وهو ميكروب غير تقليدي يصيب النباتات الصليبية، مثل الملفوف، والكرنب، وعباد الشمس، والنبتة البحثية الشائعة المعروفة باسم "تُراب الخردل". في هذه المقالة، سأحدثكم المزيد عن داء الجذر الصولجاني ومرض الجذر الصولجاني، لأنه لا يزال هناك الكثير لاكتشافه عن المسبب والمرض. ربما ستكون جزءًا من مختبرنا في المستقبل وتبحث في مسبب أمراض التربة المثير للاهتمام
حكاية البروتستات والنباتات
التربة حية. تعيش فيها الحشرات والديدان والميكروبات، والكثير منها يعيش في تفاعل وثيق مع النباتات. هذه التفاعلات ليست دائمًا مفيدة للنباتات. كما أن التربة تحتضن مخلوقات تمثل خطرًا على النباتات المهمة بيئيًا واقتصاديًا. بعض الفطريات والديدان معروفة جيدًا كمسببات أمراض تعيشفي التربة للنباتات، لكنها ليست الوحيدة. بعض البروتستات أيضًا تعتبر مسببات أمراض مدمرة للنباتات، على الرغم من أنها أقل دراسة ومعرفة. البروتستات هي كائنات وحيدة الخلية ليست حيوانات أو نباتات أو فطريات.
مسبب داء الجذر الصولجاني، أو Plasmodiophora brassicae كما يسميه العلماء، هو بروتست يصيب جذور الخضروات الصليبية، مثل البروكلي، والملفوف، والقرنبيط، والنبات الزيتوني المعروف باسم الكانولا، ونبتة الخردل التي تُستخدم بشكل شائع في بحوث النباتات [1]. نبتة الخردل والكانولا تعتبران مضيفين مهمين جدًا لداء الجذر الصولجاني، ولكن لأسباب مختلفة (الشكل 1). نبتة الخردل هي نبات مفيد جدًا للعلماء الذين يدرسون جوانب مختلفة من النباتات، مثل جينوماتها، وبيئتها، وعلاقاتها مع الميكروبات المفيدة أو المسببة للأمراض [2]. النباتات المصابة بداء الجذر الصولجاني تُعتبر نموذجًا مثاليًا لدراسة كيفية تأثير المسبب على النبات. نبات آخر مهم جدًا من الناحية الاقتصادية هو الكانولا (الشكل 1). الكانولا هي مصدر زيت الكانولا، وهو منتج يُستخدم في العديد من المطابخ حول العالم. في كندا وحدها، تمثل الكانولا حوالي 26 مليار دولار كندي (CAD) للاقتصاد الكندي، لذا فإن مسببًا يهدد إنتاج الكانولا قد يكون مدمراً للاقتصاد [1].
دورة حياة داء الجذر الصولجاني
يمكن لمسبب داء الجذر الصولجاني أن يعيش في التربة لمدة تصل إلى 20 عامًا على شكل بوغ غير نشط. تعتبر الأبواغ هياكل تُنتجها بعض مسببات الأمراض النباتية وتُطلق في البيئة، ولها جدار خلوي سميك يساعدها على البقاء لفترات طويلة في التربة عندما لا تستطيع إصابة نبات. إذا نمت نباتات حساسة في تربة تحتوي على أبواغ داء الجذر الصولجاني، فإن الأبواغ الساكنة "تستيقظ" وتتحول إلى أبواغ سوائل، وتعلق على جذور النبات وتبدأ الإصابة. تُقسم عملية الإصابة إلى مرحلتين: الإصابة الأولية والإصابة الثانوية (الشكل 2A). خلال الإصابة الأولية، يواجه مسبب داء الجذر الصولجاني الجذور ويخترقها، مما يبدأ عملية الإصابة. على الرغم من أهمية الإصابة الأولية، إلا أنه خلال الإصابة الثانوية يُحدث داء الجذر الصولجاني التورمات، المعروفة أيضًا بالأندية، في جذور النباتات الحساسة. التورمات هي انتفاخات غير طبيعية في أنسجة النبات تُسببها مسببات الأمراض النباتية أو الحشرات. تمنع التورمات النبات من امتصاص الماء والعناصر الغذائية من التربة، مما يؤدي في النهاية إلى موت النباتات. تنتهي دورة حياة داء الجذر الصولجاني بإنتاج أبواغ ساكنة جديدة تُطلق مرة أخرى إلى التربة، جاهزة لإصابة نبات جديد.
داء الجذر الصولجاني أم نادٍ في الجذور؟
الأندية هي السبب في تسمية هذا المرض بـ "داء الجذر الصولجاني". عندما سمعت عن داء الجذر الصولجاني لأول مرة، ظننت أنه يعني "نادٍ في الجذور". ومع أن ذلك يبدو ممتعًا، إلا أن هذه التوقعات تختلف تمامًا عن الواقع (الشكل 2B). إذا كان هناك أي متعة في الجذر المصاب، فهي بالتأكيد ليست للنبات! الحقيقة هي أن الأندية التي يحدثها داء الجذر الصولجاني مدمرة. في المختبر، وجدنا أنه بعد 21 يومًا من إضافة داء الجذر الصولجاني إلى التربة، تبدأ النباتات الحساسة في الموت. يتم حجب الخشب واللحاء، وهما القنوات التي تستخدمها النباتات لنقل الماء والعناصر الغذائية، بشكل كامل. من المثير للاهتمام أيضًا ملاحظة أن التورمات الناتجة عن داء الجذر الصولجاني متشابهة جدًا في مضيفات نباتية مختلفة (الشكل 3).
كيف يمكننا إدارة داء الجذر الصولجاني ومكافحته؟
على الرغم من اكتشاف داء الجذر الصولجاني والمرض الذي يسببه في القرن السابع عشر، إلا أن هناك الكثير من الأمور التي لا يعرفها العلماء [1]. لإدارة داء الجذر، استخدم المزارعون مواد كيميائية، مثل المبيدات الفطرية، ولكن مع نجاح محدود. تُعد زراعة النباتات المقاومة لداء الجذر الصولجاني الاستراتيجية الأفضل. ومع ذلك، بعد بضع سنوات فقط، تطور داء الجذر استراتيجيات جديدة لإصابة تلك النباتات المقاومة، مما يجعلها حساسة لداء الجذر.
نحن نحاول محاربة عدو لا نفهمه جيدًا، لذا فإن الخطوة الأولى في الحرب ضد داء الجذر هي اكتشاف جميع الحيل التي يخبئها هذا المسبب. في جامعة لافال (مدينة كيبك، كندا)، يتخذ العلماء خطوات مهمة نحو فهم داء الجذر والمرض الذي يسببه. يريدون معرفة كيفية هروب داء الجذر من نظام المناعة لدى النبات وكيف يمكنه جعل الخلايا تنمو لتشكل التورمات. هدفهم النهائي هو تطوير نباتات مقاومة لداء الجذر الصولجاني يمكنها البقاء في حقل يحتوي أو لا يحتوي على أبواغ داء الجذر. ربما بعد بضع سنوات، ستكون أنت، العقل الفضولي الشاب الذي يقرأ هذا، جزءًا من الفريق الذي يتصدى لهذا المسبب المثير للاهتمام.
المصطلحات
مسبب الأمراض المنقولة بالتربة
الكائنات الدقيقة التي تعيش وتتحرك في التربة ويمكن أن تسبب الأمراض للنباتات.
البروتستات Protista
ال كائنات دقيقة وحيدة الخلية ليست حيوانات أو نباتات أو فطريات.
الخضروات الصليبية
خضروات تنتمي إلى عائلة Brassicaceae، بما في ذلك العديد من الخضروات ذات الأوراق الخضراء مثل القرنبيط، والملفوف، والكرنب، والجرجير، والبوك تشوي، والبروكلي، وكرنب بروكسل.
التورمات
انتفاخات أو نمو غير طبيعي في أنسجة النبات تسببها مسببات الأمراض النباتية الميكروبية أو الحشرات.
البوغ
هيكل يُنتج بواسطة داء الجذر ويحتوي على جدار خلوي سميك يساعده على البقاء لسنوات عديدة في التربة عندما لا يكون قادرًا على إصابة نبات.
المراجع
[1] Botero, A., García, C., Gossen, B. D., Strelkov, S. E., Toddd, C. D., Bonham-Smith, P. C., et al. 2019. Clubroot disease in Latin America: distribution and management strategies. Plant Pathol. 68:827–33. doi: 10.1111/ppa.13013
[2] Krämer, U. 2015. Planting molecular functions in an ecological context with Arabidopsis thaliana. eLife 4:e06100. doi: 10.7554/eLife.06100
[3] Auer, S., and Ludwig-Müller, J. 2015. Biological control of clubroot (Plasmodiophora brassicae) by the endophytic fungus Acremonium alternatum. J. Endocytobiosis Cell Res. 26:46–9. Available online at: https://zs.thulb.uni-jena.de/receive/jportal_jparticle_00346200
الاستشهاد:
Pérez-López E (2021) From the Soil to the Club in the Roots: Clubroot. Front. Young Minds. 9:562915. doi: 10.3389/frym.2021.562915
تم التحرير بواسطة: هيلين فيليبس
الموجهون في مجال العلوم: لينيتي تشيا
تعارض المصالح: يعلن المؤلفون أن البحث تم إجراؤه في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن أن تُعتبر تعارضًا محتملاً في المصالح.
حقوق الطبع والنشر © 2021 بيريز-لوبيز. هذه المقالة مفتوحة الوصول موزعة بموجب شروط ترخيص المشاع الإبداعي للاستخدام والتوزيع أو إعادة الإنتاج في منتديات أخرى، بشرط الإشارة إلى المؤلفين الأصليين ومالكي حقوق الطبع والنشر وأن يتم الاستشهاد بالنشر الأصلي في هذه المجلة، وفقًا للممارسات الأكاديمية المقبولة. لا يُسمح بأي استخدام أو توزيع أو إعادة إنتاج لا يتوافق مع هذه الشروط
المؤلفون
إيديل بيريز-لوبيز
أنا أستاذ مساعد في قسم علوم النباتات بجامعة لافال، مدينة كيبك، كندا. أنا من بلدة زراعية صغيرة في كوبا، وكانت الزراعة دائمًا جزءًا من حياتي. لهذا السبب قررت دراسة الكيمياء الحيوية والتحقيق في المسببات التي تؤثر على النباتات والزراعة. في عام 2018، عندما تعلمت لأول مرة عن داء الجذر الصولجاني، وقعت في حبه، وأصبح الآن جزءًا مركزيًا من أبحاثي. آمل أن يصبح أحدكم، العقول الفضولية التي تقرأ هذا، جزءًا من إيدلاب (https://edelabcriv.com/) لاكتشاف الأسرار وراء تفاعلات المسبب النباتي. edel.perez-lopez.1@ulaval.ca
المراجِع الشاب
جونيبير
العمر: 11
أحب القراءة والترميز. أحب أيضًا الحيوانات. موادّي المفضلة في المدرسة هي الرياضيات والفن.
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: Pérez-López (2025) From the Soil to the Club in the Roots: Clubroot (Arabic translation: Raghad S. Mouhamad). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2021, doi: 10.3389/frym.2021.562915
