اضافه کردن سیلیکون به خاک برای قوی کردن قدرت دفاعی محصولات کشاورزی

محققان برای کمک به گیاهان، و این که بهتر بتوانند آفات را دفع کنند آن ها را مسلح می کنند. ایوان هیلتپولد از دانشگاه دلویر ( Delaware ) و پژوهشگرانی از موسسه محیط زیست هاکزبری در دانشگاه سیدنی غربی در استرالیا در حال آزمایش اضافه کردن سیلیکون به خاک محصولات کشاورزی هستند تا به گیاهانی که رشد می کنند کمک کنند در مقابل شکارگران قوی تر باشند.

به گزارش ایانا از سایت ساینس دیلی، این پژوهش اخیرا در مجله زیست شناسی و بیوشیمی خاک منتشر شده است و توسط مرکز پژوهش شکر در استرالیا تامین مالی شده است. آدام فرو، دانشجوی دوره پسا دکتری و یکی از همکاران پژوهشی در دانشگاه چالرز استورت در استرالیا نویسنده ارشد این مقاله است.

هیلتپولد استادیار حشره شناسی و محیط زیست حیات وحش در دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه دلور می گوید مبنای این پروژه ارزیابی اثر قارچ های میکوریزال آرباسکولار بر روی کیفیت مواد مغذی گیاه و هم چنین آفات ریشه ای، با استفاده از نیشکر و حشراتی که از ریشه تغذیه می کنند و به طور عمده لاروهای سیری ناپذیر سوسک های نیشکر بود.

هیلتپولد می گوید: "این پژوهش یک تاثیر زنجیره وار را نشان می دهد". "ما سیلیکون و سایر مواد مغذی گیاه را در خاک داریم، ما قارچ هایی را داریم که با گیاه و متابولیت تعامل دارند و شیمی گیاهان را داریم که بر رشد حشرات تاثیر می گذارد".

سیلیکون دومین عنصر فراوان جهان در پوسته ی زمین بعد از اکسیژن است اما به دلیل این که درون سنگ یا به شکل مواد معدنی است به طور آماده برای استفاده توسط گیاهان در دسترس نیست.

با اصلاح کردن خاک با سیلیکا، شکلی از سیلیکون که گیاهان به راحتی می توانند آن را جذب کنند، پژوهشگران به گیاهان کمک می کنند تا ذرات کوچکی به نام فیتولیت یا "سنگ گیاه" را بسازند تا به وسیله آن در مقابل حشرات گیاهخوار و احتمالا جوندگان از خود محافظت کنند.

هیلتپولد می گوید: "گیاه این نوع از سنگ ها را درون بافت های خود می سازد و این امر قابل هضم بودن مواد درون گیاه را کاهش می دهد زیرا هضم سنگ ها خیلی آسان نیست". "هم چنین این سنگ ها بخش هایی از دهان حشرات و احتمالا جوندگان را می پوشاند. اگر دندان های شما دیگر نتواند چیزی را ببرد درنتیجه نمی توانید آن میزان که می توانید بخورید. همه ی اینها در کنار هم تاثیر حشرات گیاهخوار را بر گیاه کاهش خواهد داد".

در آزمایشی که با دو نوع نیشکر در گلخانه پرورش داده شده بودند انجام شد، حشراتی که از ریشه تغذیه می کنند، عمدتا سوسک های نیشکر، از گیاه تغذیه کردند. عملکرد سیستم ایمنی حشرات با اندازه گیری پاسخ سیستم ایمنی آن ها به نماتود های بیماری زا در حشرات- ارگانیسم های کوچکی که حشرات را در خاک می کشند- ارزیابی شد، در حالی که رشد حشرات و خوردن ریشه در یک آزمایش تغذیه مورد ارزیابی قرار گرفت.

این پژوهشگران دریافتند که سطح بالای غلظت سیلیکون رشد حشرات و مصرف ریشه را تا 71 درصد کاهش می دهد.

هیلتپولد می گوید به دلیل این که سیلیکون چریدن دام ها را تحت تاثیر قرار نمی دهد، در نتیجه انسان را نیز زمانی که برای مثال هویج آب پز یا ذرت شیرین مصرف می کند، تحت تاثیر قرار نمی دهد.

هیلتپولد می گوید: آن ها سوسک نیشکر را به این دلیل برای مطالعه خود انتخاب کردند که یک آفت اصلی در استرالیا است.

هیلتپولد می گوید: "نیشکر یک صنعت بزرگ در استرالیا است و این لاروها واقعا آسیب زیادی به آن وارد می کنند. این سوسک ها می توانند کاملا بزرگ باشند، قطر آن ها می تواند اندازه شست دست باشد". "آن ها به عنوان آفات خاکی به سختی قابل کنترل هستند زیرا حشره کش ها به سختی می توانند به آن ها برسند و به سختی می توان آن ها را رصد کرد. قبل از این که ما آسیب وارد شده به گیاه را ببینیم واقعا نمی دانیم آن ها کجا هستند و بنابراین معمولا بسیار دیر می شود. داشتن گزینه هایی برای کنترل کردن آن ها همیشه خوب است".

گزینه استفاده از سیلیکون برای قوی کردن سیستم دفاعی گیاهان در مقابل سوسک های نیشکر به طور طبیعی، هم با محیط زیست سازگار است و هم از نظر اقتصادی برای پرورش دهندگان جذاب است زیرا برای حفظ کردن محصول خود نیازی به اسپری کردن زیاد آفت کش ها نخواهند داشت.

هیلتپولد می گوید:"ایده ی اصلاح محصولات با سیلیکون به طور کلی خوب است زیرا ما این عنصر را به طور طبیعی در اختیار داریم. تنها مشکل این است که این عنصر نمی تواند به همان شکلی که هست توسط گیاهان مصرف شوند اما اگر ما کمی سیلیکون زیست فراهم به زمین کشاورزی اضافه کنیم، زیست توده گیاه را افزایش خواهد داد". "تولیدات گیاه و هم چنین توانایی دفاع آن افزایش می یابد زیرا سیلیکون در بافت های بالا و پایین زمین انباشته می شودو به گیاهان کمک می کند با حشرات و جانوران گیاهخوار مقابله کنند".

هیلتپولد می گوید این پژوهش می تواند قابل استفاده در سایر انواع گیاهان دیگر در کنار نیشکر باشد. او هم چنین گفت که علاوه بر تعامل گیاه با سیلیکون، قارچ ها تاثیر شگفت انگیزی بر حشرات دارند.

هیلتپولد می گوید: "ما دقیقا نمی دانیم که این کار آیا از طریق گیاه است یا مستقیما از طریق قرار گرفتن در معرض قارچ است اما زمانی که گیاهان با قارچ ها درمان می شوند سیستم ایمنی حشرات واکنش نشان می دهد". "این می تواند از نگاه مدیریت یکپارچه مفید باشد زیرا برانگیزاندن سیستم ایمنی اگر مهاجمی وجود نداشته باشد و این حشرات در معرض عوامل بیماری زا قرار نگرفته باشند می تواند برای رشد یا عملکرد آن ها هزینه بر باشد، بنابراین این مسئله در نهایت تاثیر مفیدی بر گیاه دارد زیرا حشره عملکرد پایین تری دارد و آسیب کمتری وارد می کند. من فکر می کنم این یافته ی جالب توجهی بود که قبلا هرگز نشان داده نشده بود".

مترجم: بهاران پدرام