کنترل بیولوژیکی آفات از طریق باکتری
نسیم استادرضایی
در دنیای امروز، با افزایش جمعیت و گسترش کشاورزی، کنترل آفات به یکی از چالش‌های مهم در تولید محصولات کشاورزی تبدیل شده است. استفاده از سموم شیمیایی، هرچند که در کوتاه‌مدت تأثیرگذار است، اما پیامدهای زیست‌محیطی و سلامت انسانی آن غیرقابل انکار است. در این میان، کنترل بیولوژیکی به عنوان رویکردی پایدار و دوستدار محیط زیست، جایگزینی مناسب برای روش‌های شیمیایی محسوب می‌شود.
کنترل بیولوژیکی شامل استفاده از عوامل زنده همچون دشمنان طبیعی آفات، از جمله حشرات شکارگر، انگل‌ها و عوامل بیماری‌زای گیاهی است. به عنوان نمونه، کفشدوزک‌ها با تغذیه از شته‌ها، جمعیت آنها را به شکل طبیعی کاهش می‌دهند. همچنین، زنبورهای پارازیتوئید تخم خود را در بدن آفات قرار داده و به این ترتیب، جمعیت آفت را کنترل می‌کنند. استفاده از باکتری ها نیز یکی از مهمترین راهکارها برای کنترل بیولوژیکی است.
یکی از مهمترین باکتری ها، باسیلوس ها هستند که باکتری هایی بیضی شکل یا میله ایی شکلی هستند؛ که به صورت زنجیره ایی کنار هم قرار می‌گیرند، از این رو به آنها باسیل (میله ایی) می‌گویند. این باکتری ها در شرایط هوازی و بی هوازی به صورت اختیاری زندگی می‌کنند و از نظر اندازه بزرگتر از سایر باکتری ها هستند. لذا قابلیت مبارزه بیولوژیکی در کلیه محیط ها را دارا می باشند. اکثرا در دمای معتدل می‌توانند زندگی کنند با این حال می توانند در دماهای بسیار بالا و بسیار پائین نیز دوام بیاورند. در حالی‌که چندین گونه از این باکتری ها شامل باسیلوس آتتراسیس ( عامل سیاه زخم )، باسیلوس سرئوس (عامل مسمومیت های شایع غذایی و عفونت های چشمی)، باسیلوس سوبیتلیس (عفونت چشمی) وجود دارد، باسیلوس تورنجینسیس جهت کنترل رشد آفت و از بین بردن حشرات به عنوان آفت کش های بیولوژیکی و از بین بردن مالاریا ،به تازگی در درمان و از بین بردن سلول های سرطانی کاربرد دارد. باکتری باسیل تورنجینسیس در سال 1901 توسط زیست شناسی ژاپنی بنام اشیا واتا روی بیماری های کرم ابریشیم کشف شد. در سال ۱۹۱۵ ادامه تحقیقات در این باکتری سبب شد تا نوع خاصی از پروتئین ها به شکل کریستال در این باکتری کشب شود که می‌تواند خاصیت سمی داشته باشد. کریستال همان پروتئین های بلوری شکلی بودند که به اسپور باکتری می‌چسبیدند و در زمان مرگ باکتری از باکتری آزاد می‌شدند. در اواخر دهه 1390 از فرمول تجاری این سم را بیایند و اسپورین نام گذاری شد. در سال ۱۹۸۵ با استفاده از این باکتری برای دفع حشرات مضر و آفت ها از گیاهان تنباکو استفاده شد و در نهایت در سال ۱۹۸۷ با تکثیر سم با استفاده از باکتری اشریشیا کلای به دو صورت ؛ حشره کش های پودری ویا گرده ایی محلول در آب و همچنین گیاهان تراریخته که خودشان حاوی سم هستند توانستند گیاهان را به آفت ها مقاوم کنند. این باکتری می تواند جایگزین مواد شیمیایی در سم کشی شود. این باکتری در خاک سرتاسر دنیا یافت می شود. و طبق بررسی و پژوهش محققان ایرانی، تمایل این باکتری به خاک های مرطوب، نمناک و معتدل بیشتر است. این باکتری در آب وجود ندارند و اگر یافت شوند، آسیبی برای ماهی ها و سایر جانواران آبزی نخواهند داشت. سویه های مختلف این باکتری دارای تنوع ژنتیکی و توانایی سمیت متفاوت در سم هایشان هستند.
همانطور که اشاره شده، این باکتری متابولیسم دوگانه دارد، یعنی بی هوازی‌های اختیاری است، یعنی در شرایطی که اکسیژن نباشد، بهتر رشد می‌کنند. ولی اگر اکسیژن نیز باشد می‌توانند تحمل کنند و زنده بمانند.
عوامل بیماری زایی شامل خود باکتری و آنتی ژن های آن و سم این باکتری است. در مجموع دو نوع همولاستیک و غیر همولاستیک از این باکتری وجود دارد که سم های غیر همولاستیک می‌توانند بر روی حشرات نیز اثر بگذارند ؛از این جهت حائز اهمیت است. این سهم ها به چهار دسته آلفا توکسین ها، که برروی موش ها، مهره داران و حشرات اثر دارند، بتا توکسین ها، که برروی پستانداران اثر دارند، گاما اگزوتوکسین ها ، که برروی حشرات بی اثرند، دلتا اندوتوکسین ها ،که فقط بر روی حشرات موثر هستند، تقسیم می شود.
این سم ها نوعی پروتئین کریستالی دارند. مکانیزم عمل این باکتری نیز جالب توجه است، که توسط حشره این باکتری خورده می شود، سپس سم این باکتری به روده ی حشره رفته و توسط اثرات قلیایی روده و ترکیبات آن از حالت نامحلول به حالت محلول درمی آید. آنزیم های پروتئازی روده سم پروتئینی را به قطعات کوچکتر تبدیل می کنند. این قطعات به سلول های هدف خود بروی اپیتلیال روده می چسبند و باعث سوراخ شدن روده حشره می شوند. سپس از این طریق خودرا به خون می رسانند و باعث ایجاد عفونت می‌شوند. حشره بیمار دیگر غذا نمی‌خورد و در اثر گرسنگی می‌میرد. از طرف دیگر، این باکتری اثری بر انسان ندارد، زیرا در انسان ، به علت نبود بافت هدف و وجود اسید معده، بیماری زا نخواهد بود.
با این حال، از این باکتری با استفاده از روش‌های دانش بنیان در کشور، سم مایع تولید گردیده و در گیاهان تراریخته مثل گیاه تنباکو، قهوه، کاکائو، سیب زمینی استفاده می‌شود. روش‌های استفاده متعددی از آن وجود دارد. به خصوص از طریق تزریق به خاک ؛ جهت جلوگیری از رشد افات در غلات قابل استفاده است. از سوی دیگر، این باکتری سازگار با محیط است و حدود ۲۰۰ روز در خاک باقی می ماند. در نهایت یا توسط میکروارگانیسم ها ویا توسط مواد آلی جذب و تجزیه شود .
حتی اگر از ترشحات ریشه گیاهان تراریخته نیز رها شود بازهم هیچ آسیبی به سایر جانداران خاک نخواهد داشت. در مجموع این روش مبارزه بیولوژیک با آفات مزایای بسیاری دارد؛ از جمله کاهش استفاده از سموم شیمیایی، حفظ تنوع زیستی، و ایجاد تعادل طبیعی در اکوسیستم‌ها. علاوه بر این، کنترل بیولوژیکی هزینه‌های بلندمدت کشاورزی را کاهش داده و منجر به تولید محصولات سالم‌تر می‌شود. با این حال، برای موفقیت در اجرای این روش، نیاز به دانش و مدیریت دقیق وجود دارد. شناسایی صحیح آفات و دشمنان طبیعی آنها و فراهم کردن شرایط مناسب برای بقای عوامل کنترل بیولوژیک، از الزامات این روش است. در نهایت، با افزایش آگاهی و ترویج استفاده از روش‌های پایدار مانند کنترل بیولوژیکی، می‌توان به کشاورزی پایدار و حفظ محیط زیست کمک شایانی کرد. آینده‌ای سبزتر و سالم‌تر در گرو تصمیمات امروز ماست.
در دنیای امروز، با افزایش جمعیت و گسترش کشاورزی، کنترل آفات به یکی از چالش‌های مهم در تولید محصولات کشاورزی تبدیل شده است. استفاده از سموم شیمیایی، هرچند که در کوتاه‌مدت تأثیرگذار است، اما پیامدهای زیست‌محیطی و سلامت انسانی آن غیرقابل انکار است. در این میان، کنترل بیولوژیکی به عنوان رویکردی پایدار و دوستدار محیط زیست، جایگزینی مناسب برای روش‌های شیمیایی محسوب می‌شود.
کنترل بیولوژیکی شامل استفاده از عوامل زنده همچون دشمنان طبیعی آفات، از جمله حشرات شکارگر، انگل‌ها و عوامل بیماری‌زای گیاهی است. به عنوان نمونه، کفشدوزک‌ها با تغذیه از شته‌ها، جمعیت آنها را به شکل طبیعی کاهش می‌دهند. همچنین، زنبورهای پارازیتوئید تخم خود را در بدن آفات قرار داده و به این ترتیب، جمعیت آفت را کنترل می‌کنند. استفاده از باکتری ها نیز یکی از مهمترین راهکارها برای کنترل بیولوژیکی است.
یکی از مهمترین باکتری ها، باسیلوس ها هستند که باکتری هایی بیضی شکل یا میله ایی شکلی هستند؛ که به صورت زنجیره ایی کنار هم قرار می‌گیرند، از این رو به آنها باسیل (میله ایی) می‌گویند. این باکتری ها در شرایط هوازی و بی هوازی به صورت اختیاری زندگی می‌کنند و از نظر اندازه بزرگتر از سایر باکتری ها هستند. لذا قابلیت مبارزه بیولوژیکی در کلیه محیط ها را دارا می باشند. اکثرا در دمای معتدل می‌توانند زندگی کنند با این حال می توانند در دماهای بسیار بالا و بسیار پائین نیز دوام بیاورند. در حالی‌که چندین گونه از این باکتری ها شامل باسیلوس آتتراسیس ( عامل سیاه زخم )، باسیلوس سرئوس (عامل مسمومیت های شایع غذایی و عفونت های چشمی)، باسیلوس سوبیتلیس (عفونت چشمی) وجود دارد، باسیلوس تورنجینسیس جهت کنترل رشد آفت و از بین بردن حشرات به عنوان آفت کش های بیولوژیکی و از بین بردن مالاریا ،به تازگی در درمان و از بین بردن سلول های سرطانی کاربرد دارد. باکتری باسیل تورنجینسیس در سال 1901 توسط زیست شناسی ژاپنی بنام اشیا واتا روی بیماری های کرم ابریشیم کشف شد. در سال ۱۹۱۵ ادامه تحقیقات در این باکتری سبب شد تا نوع خاصی از پروتئین ها به شکل کریستال در این باکتری کشب شود که می‌تواند خاصیت سمی داشته باشد. کریستال همان پروتئین های بلوری شکلی بودند که به اسپور باکتری می‌چسبیدند و در زمان مرگ باکتری از باکتری آزاد می‌شدند. در اواخر دهه 1390 از فرمول تجاری این سم را بیایند و اسپورین نام گذاری شد. در سال ۱۹۸۵ با استفاده از این باکتری برای دفع حشرات مضر و آفت ها از گیاهان تنباکو استفاده شد و در نهایت در سال ۱۹۸۷ با تکثیر سم با استفاده از باکتری اشریشیا کلای به دو صورت ؛ حشره کش های پودری ویا گرده ایی محلول در آب و همچنین گیاهان تراریخته که خودشان حاوی سم هستند توانستند گیاهان را به آفت ها مقاوم کنند. این باکتری می تواند جایگزین مواد شیمیایی در سم کشی شود. این باکتری در خاک سرتاسر دنیا یافت می شود. و طبق بررسی و پژوهش محققان ایرانی، تمایل این باکتری به خاک های مرطوب، نمناک و معتدل بیشتر است. این باکتری در آب وجود ندارند و اگر یافت شوند، آسیبی برای ماهی ها و سایر جانواران آبزی نخواهند داشت. سویه های مختلف این باکتری دارای تنوع ژنتیکی و توانایی سمیت متفاوت در سم هایشان هستند.
همانطور که اشاره شده، این باکتری متابولیسم دوگانه دارد، یعنی بی هوازی‌های اختیاری است، یعنی در شرایطی که اکسیژن نباشد، بهتر رشد می‌کنند. ولی اگر اکسیژن نیز باشد می‌توانند تحمل کنند و زنده بمانند.
عوامل بیماری زایی شامل خود باکتری و آنتی ژن های آن و سم این باکتری است. در مجموع دو نوع همولاستیک و غیر همولاستیک از این باکتری وجود دارد که سم های غیر همولاستیک می‌توانند بر روی حشرات نیز اثر بگذارند ؛از این جهت حائز اهمیت است. این سهم ها به چهار دسته آلفا توکسین ها، که برروی موش ها، مهره داران و حشرات اثر دارند، بتا توکسین ها، که برروی پستانداران اثر دارند، گاما اگزوتوکسین ها ، که برروی حشرات بی اثرند، دلتا اندوتوکسین ها ،که فقط بر روی حشرات موثر هستند، تقسیم می شود.
این سم ها نوعی پروتئین کریستالی دارند. مکانیزم عمل این باکتری نیز جالب توجه است، که توسط حشره این باکتری خورده می شود، سپس سم این باکتری به روده ی حشره رفته و توسط اثرات قلیایی روده و ترکیبات آن از حالت نامحلول به حالت محلول درمی آید. آنزیم های پروتئازی روده سم پروتئینی را به قطعات کوچکتر تبدیل می کنند. این قطعات به سلول های هدف خود بروی اپیتلیال روده می چسبند و باعث سوراخ شدن روده حشره می شوند. سپس از این طریق خودرا به خون می رسانند و باعث ایجاد عفونت می‌شوند. حشره بیمار دیگر غذا نمی‌خورد و در اثر گرسنگی می‌میرد. از طرف دیگر، این باکتری اثری بر انسان ندارد، زیرا در انسان ، به علت نبود بافت هدف و وجود اسید معده، بیماری زا نخواهد بود.
با این حال، از این باکتری با استفاده از روش‌های دانش بنیان در کشور، سم مایع تولید گردیده و در گیاهان تراریخته مثل گیاه تنباکو، قهوه، کاکائو، سیب زمینی استفاده می‌شود. روش‌های استفاده متعددی از آن وجود دارد. به خصوص از طریق تزریق به خاک ؛ جهت جلوگیری از رشد افات در غلات قابل استفاده است. از سوی دیگر، این باکتری سازگار با محیط است و حدود ۲۰۰ روز در خاک باقی می ماند. در نهایت یا توسط میکروارگانیسم ها ویا توسط مواد آلی جذب و تجزیه شود .
حتی اگر از ترشحات ریشه گیاهان تراریخته نیز رها شود بازهم هیچ آسیبی به سایر جانداران خاک نخواهد داشت. در مجموع این روش مبارزه بیولوژیک با آفات مزایای بسیاری دارد؛ از جمله کاهش استفاده از سموم شیمیایی، حفظ تنوع زیستی، و ایجاد تعادل طبیعی در اکوسیستم‌ها. علاوه بر این، کنترل بیولوژیکی هزینه‌های بلندمدت کشاورزی را کاهش داده و منجر به تولید محصولات سالم‌تر می‌شود. با این حال، برای موفقیت در اجرای این روش، نیاز به دانش و مدیریت دقیق وجود دارد. شناسایی صحیح آفات و دشمنان طبیعی آنها و فراهم کردن شرایط مناسب برای بقای عوامل کنترل بیولوژیک، از الزامات این روش است. در نهایت، با افزایش آگاهی و ترویج استفاده از روش‌های پایدار مانند کنترل بیولوژیکی، می‌توان به کشاورزی پایدار و حفظ محیط زیست کمک شایانی کرد. آینده‌ای سبزتر و سالم‌تر در گرو تصمیمات امروز ماست.
تیتر خبرها
تیترهای روزنامه
