חיידקי ריזוביום בגידולים חקלאיים

חיידקי ריזוביום בגידולים חקלאיים  \  אהוד קלפון

ידוע מזה שנים רבות, על הקשר (סימביוזה) הקיים בין צמחי הקטניות וחיידקי ריזוביום - rhizobium הנמצאים בפקעיות החנקן בשורשיהם. החיידקים נהנים מסביבת גידול נוחה בשורשי הקטניות, והצמחים נהנים מהחנקן שהחיידקים קולטים מהאוויר, שהוא זמין עבורם ועוזר בגידולם. מכאן שצמחי קטניות כגון תלתן, אספסת, אפונה ועוד, אינם זקוקים לתוספת דשנים חנקניים לגידולם. האוויר שאנו נושמים היום, מורכב מ 78% חנקן,  21% חמצן, 0.03% פחמן דו חמצני וגזים אחרים, אך שפע החנקן לא מנוצל על ידי האדם.

מחקר שנעשה באוניברסיטת מיזורי בארה"ב והתפרסם בתאריך 2013. 9. 27 בכתב העת Science מגלה שנעשה צעד ראשון לקראת חיסכון בשימוש בדשנים חנקניים בגידולים שאינם ממשפחת הקטניות. למשל צמחי תירס, חיטה, שעורה וצמחים ממשפחות אחרות, אינם יוצרים קשרים עם חיידקי ריזוביום, כך שהחקלאים נאלצים להשתמש בדשנים חנקניים יקרים כדי לקבל יבולים טובים. החוקרים מנסים להעביר את התכונה הזו שקיימת רק בגידולי הקטניות גם לגידולים אחרים שמזהים את חיידקי הריזוביום אך אינם משתפים איתם פעולה. למשל כאשר צמחי הקטניות "חשים" את החיידקים הם מיד מייצרים על שורשיהם פקעיות המשמשות בתי גידול עבורם, אך זה אינו קורה במשפחות אחרות.  

למעשה צמחים שאינם קטניות, מזהים חיידקים אלה כפתוגניים ונלחמים בהם. חיידקי הריזוביום מפתחים כימיקאלים המונעים התנגדות בצמחי הקטניות, המזהים אותם "כידידים" ומשתפים איתם פעולה, אך זה לא קורה בצמחים אחרים. החוקרים ניסו כימיקאלים אלה בצמחי תירס, עגבניות ואחרים וגילו שהצמחים קבלו את הסימן כמו בקטניות, ומנעו ממערכת ההגנה לתקוף אותם. אך הם לא השלימו את התהליך ולא יצרו פקעיות חנקן בשורשיהם עבור החיידקים.

החוקרים טוענים שהצלחתם עד כה, נובעת מאי דחייה של חיידקי ריזוביום על ידי הצמחים שאינם ממשפחת הקטניות, אך הם ממשיכים לעבוד כדי "לשכנע" את הצמחים שהקשר עם חיידקי ריזוביום לטובתם, ויפעילו מנגנון כדי ליצור פקעיות עבור החיידקים. גידולי הקטניות עשירים בחלבונים בגלל עושר החנקן העומד לרשותם בהשוואה לצמחים אחרים.  

חיידקי ריזוביום חיים באופן טבעי באדמה וחודרים לשורשי הקטניות, שם הם מתרכזים במושבות בתוך פקעיות. הם הופכים חנקן האוויר Nitrogen - N2 לאמוניה, שהיא תרכובת חנקן ומימן - NH3 - הזמינה לצמחים. תרכובת זו משמשת להרכבת חומצות אמינו, שהן אבני היסוד והבניין של כל החלבונים. קיימות 20 חומצות אמינו, שהן תרכובות אורגניות, היוצרות חלבונים בכל היצורים.

בצמחי הקטניות, מתקיימת תקשורת בין חיידקי ריזוביום לבין שורשי הצמח, וכך מתאפשרת חדירתם אל תוך השורשים מבלי שיחשבו לחיידקים פתוגנים שצריך להילחם בהם. הצמח נהנה מהסימביוזה על ידי העשרתו בחנקן הנחוץ לתאיו ליצירת חלבונים, והחיידקים נהנים מהסוכרים שמספק להם הצמח. בחקלאות אורגאנית משתמשים בזבל ירוק (קטניות) וקומפוסט להעשרת הקרקע, במקום בדשנים כימיים. מגדלים תלתן, בקיה, או צמחי קטניות אחרים, והופכים אותם לתוך הקרקע, להעשרתה בחנקן.

לעתים מוסיפים בקטריות לקרקע כדי שיחדרו לשורשי הקטניות, ישפרו את איכותם ויגדילו את יבולם. בתעשייה, משתמשים באמוניה - NH3 - הנמסה בקלות במים, להכנת דשן חנקני שמוסיפים לקרקעות חקלאיות להעשרתן בחנקן.

סדרת הקטניות כוללת בתוכה שלוש משפחות: משפחת הפרפרניים שבה יש אפונה, שעועית, תלתן, אספסת, בקיה ועוד, משפחת המימוזיים שבה יש מיני שיטה וינבוט השדה, ומשפחת הקסאלפיניים שבה יש חרוב מצוי וכליל החורש. לכולם יש פרי תרמיל עם זרעים, הנוצר משחלה עלית. בין צמחי הבר של ארץ ישראל, גדלים הרבה קטניות כגון תלתן, אספסת, אפון, קדד, בקיה, דבשה, טופח, קידה, תורמוס, רותם, ועוד מינים רבים.  

 

Comments