حوار مع د. مريم إقبال حسون: الفطريات الممرضة.. وسيلة صديقة للبيئة في مكافحة الآفات

في هذا الحوار، سنُسلّط الضوء على دور الفطريات في إنتاج مركبات ثانوية ذات فعالية مبهرة ضد الحشرات، ونتعرّف على الجسيمات النانوية ودورها الصاعد في مكافحة آفات الحنطة، ونتناول التحول من المبيدات الكيميائية إلى بدائل مستدامة وأكثر أمانًا. كما نستكشف مع الدكتورة الخطوات المستقبلية لهذا البحث الواعد...

في قلب البحث العلمي حيث تتلاقى الدقة مع الشغف، وحيث تنبض الأرض بنداء حماية خضرتها من أنياب الآفات، نقف اليوم عند عتبة علمٍ نابض بالحياة والابتكار. نُبحر في هذا اللقاء في عوالم المجهر والمركبات الحيوية، ونسبر أغوار الكائنات الدقيقة التي لا تُرى بالعين المجردة، لكنها تحمل في طياتها وعدًا بيئيًا بالغ الأهمية.

معنا اليوم دكتورة مريم إقبال حسون، التدريسية في قسم تقنيات مقاومة الاحيائية، كلية التقنية المسيب، جامعة الفرات الأوسط التقنية؛ باحثة شغوفة غاصت في مكنونات الفطريات الممرِضة للحشرات، لتكشف لنا كيف يمكن لأعداء الحشرات الطبيعيين أن يتحولوا إلى حلفاء الأرض والمزارع والبيئة.

في هذا الحوار، سنُسلّط الضوء على دور الفطريات، وخصوصًا فطر Isaria fumosorosea، في إنتاج مركبات ثانوية ذات فعالية مبهرة ضد الحشرات، ونتعرّف على الجسيمات النانوية ودورها الصاعد في مكافحة آفات الحنطة، ونتناول التحول من المبيدات الكيميائية إلى بدائل مستدامة وأكثر أمانًا. كما نستكشف مع الدكتورة الخطوات المستقبلية لهذا البحث الواعد، وأفق استخدام تقنيات حديثة للكشف عن مواد فعالة في النباتات.

فلنبدأ رحلتنا العلمية والفكرية مع الدكتورة مريم إقبال، حيث تمتزج المعرفة بالإلهام، والعلم بالحلول المستدامة.

ما أهمية استخدام الفطريات الممرضة للحشرات كوسيلة صديقة للبيئة في مكافحة الآفات الزراعية؟

استخدام الفطريات الممرضة للحشرات كوسيلة صديقة للبيئة في مكافحة الآفات الزراعية يحمل أهمية كبيرة لعدة أسباب، منها:

1. تقليل الاعتماد على المبيدات الكيميائية: الفطريات مثل Beauveria bassiana وMetarhizium anisopliae تهاجم الحشرات الضارة دون التأثير على الإنسان أو البيئة، مما يقلل من الحاجة لاستخدام المبيدات الكيميائية السامة.

2. الحفاظ على التنوع البيولوجي: هذه الفطريات تستهدف فقط أنواعًا معينة من الحشرات، مما يحافظ على الحشرات النافعة مثل النحل والمفترسات الطبيعية الأخرى.

3. عدم تراكم المواد الضارة في البيئة: الفطريات تتحلل طبيعيًا بعد أداء وظيفتها، ولا تترك بقايا ضارة في التربة أو المياه أو النباتات.

4. تأثير طويل الأمد: يمكن أن تبقى جراثيم الفطريات في التربة وتستمر في مهاجمة الآفات لعدة مواسم، مما يوفر حماية مستدامة.

5. تأقلم مع الظروف البيئية: بعض أنواع الفطريات يمكنها التكيف مع الظروف البيئية المختلفة، مما يجعلها فعالة في مناطق متنوعة.

6. عدم تطوير مقاومة سريعة: الحشرات تحتاج وقتًا أطول لتطوير مقاومة ضد الفطريات مقارنة بالمبيدات الكيميائية، مما يقلل من مشاكل المقاومة.

بالتالي، تعد الفطريات الممرضة للحشرات خيارًا بيولوجيًا آمنًا وفعّالًا ومستدامًا في إدارة الآفات الزراعية.

كيف يساهم فطر Isaria fumosorosea تحديداً في إنتاج المركبات الثانوية التي لها تأثيرات مضادة للحشرات؟

فطر Isaria fumosorosea المعروف سابقاً باسم Paecilomyces fumosoroseus يُعد من الفطريات الممرضة للحشرات، وله قدرة عالية على إنتاج مركبات ثانوية bioactive compounds تلعب دورًا مهمًا في مكافحة الحشرات. إليك كيف يساهم هذا الفطر في إنتاج هذه المركبات وتأثيرها:

1. إنتاج سموم فطرية (Mycotoxins)

ينتج Isaria fumosorosea مجموعة من المركبات الثانوية مثل:

Beauvericin

Destruxins

Isarolides

هذه السموم لها خصائص مضادة للحشرات، حيث تسبب خللاً في العمليات الحيوية داخل جسم الحشرة (مثل الجهاز العصبي أو التنفسي أو المناعي).

2. آلية التأثير

عندما تُصاب الحشرة، تنبت أبواغ الفطر على سطح جسمها، وتخترق الغلاف الخارجي (الكيوتكل).

خلال العدوى، يطلق الفطر مركباته الثانوية التي:

تضعف دفاعات الحشرة المناعية.

تؤدي إلى توقف التغذية والنمو.

تسبب موت الخلايا أو تحلل الأنسجة.

3. التأثير السمي العام

بعض هذه المركبات لها تأثير مبيد للحشرات حتى دون الإصابة المباشرة، ويمكن استخدامها في المستحضرات الحيوية.

4. الإنتاج الصناعي

يمكن زراعة Isaria fumosorosea في مزارع سائلة لإنتاج كميات كبيرة من هذه المركبات الثانوية التي يمكن استخراجها واستخدامها في تحضير مبيدات حيوية.

5. الفوائد البيئية

المركبات الناتجة لا تضر بالكائنات غير المستهدفة، وهي قابلة للتحلل الحيوي، مما يجعلها خيارًا صديقًا للبيئة.

باختصار، فطر Isaria fumosorosea لا يقتل الحشرات فقط بالعدوى المباشرة، بل ينتج أيضًا مركبات ثانوية فعالة تُعزز من قدرته كمبيد حيوي، وتفتح المجال لتطوير منتجات بيولوجية بديلة عن المبيدات الكيميائية.

ما هي المركبات الثانوية التي تم تحديدها في هذه الدراسة باستخدام تقنية GC-Mass؟

باستخدام تقنية الكروماتوغرافيا الغازية – مطياف الكتلة (GC-MS)، تم تحديد عدد من المركبات الثانوية التي ينتجها فطر Isaria fumosorosea، والتي تُظهر أنشطة مضادة للحشرات ومضادة للميكروبات. من بين المركبات التي تم تحديدها:

أبرز المركبات الثانوية التي تم التعرف عليها بواسطة GC-MS:

Isarinin_1

مركب خاص بالفطر وله تأثير سام على الحشرات.

2 Isariol_

مركب بوليفينولي له تأثيرات مضادة للحشرات والفطريات.

3 Methyl linoleate _و Methyl oleate

أحماض دهنية إسترية تظهر خصائص طاردة للحشرات وقد تؤثر في تركيب الأغشية الخلوية.

4 Palmitic acid_ حمض البالمتيك

حمض دهني له دور في إضعاف الكيوتكل الخارجي للحشرة.

5_Phenylacetic acid

مركب عطري يُعتقد أنه يساهم في تثبيط النمو أو التأثير على المسارات العصبية في الحشرات.

6_ Hexadecanoic acid methyl ester

مشتق دهني آخر يُظهر نشاطًا حيويًا ضد الحشرات.

7_ Squalene

له خصائص مضادة للأكسدة وقد يؤثر على التوازن الأيضي للحشرة.

تركيبة المركبات قد تختلف حسب السلالة المستخدمة، وسط الزراعة، ومدة النمو.

بعض هذه المركبات تساهم في العدوى البيولوجية، بينما يعمل بعضها كمركبات مساعدة أو معززة للتأثير السمي.

ما مدى فعالية هذه الجسيمات النانوية في القضاء على الحشرات التي تصيب الحنطة؟

الجسيمات النانوية من الفضة (Silver Nanoparticles – AgNPs) أظهرت فعالية واعدة في مكافحة الحشرات التي تصيب الحنطة (القمح)، مثل:

-سوسة الحبوب (Sitophilus granarius) 

-خنفساء الدقيق الحمراء (Tribolium castaneum)

-الخنفساء الصدئية (Cryptolestes spp.)

مدى فعاليتها في القضاء على الحشرات:

1. فعالية سُمية عالية

الجسيمات الفضية النانوية تمتلك قدرة على اختراق جدار جسم الحشرة وتدمير خلاياها.

تُحدث إجهادًا تأكسديًا داخل خلايا الحشرة مما يؤدي إلى خلل في الوظائف الحيوية وموتها.

2. التأثير على جميع أطوار الحشرة

أظهرت بعض الدراسات أن AgNPs تؤثر على البيوض، اليرقات، والحشرات الكاملة، مما يجعلها فعالة على مدار دورة حياة الحشرة.

3. خفض معدلات التكاثر

تُقلل من خصوبة الحشرات المصابة، مما يساهم في الحد من أعدادها على المدى الطويل.

4. آلية العمل

تتفاعل الجسيمات الفضية مع البروتينات والإنزيمات داخل جسم الحشرة.

تؤدي إلى تشوهات في الجهاز التنفسي والعضلي للحشرة.

5. فعالة بتركيزات منخفضة

يمكن استخدام تراكيز منخفضة نسبيًا للحصول على نتائج جيدة، مما يقلل من الكلفة والمخاطر البيئية.

مزايا استخدام AgNPs:

صديقة للبيئة نسبيًا (خاصة إذا تم إنتاجها بطرق خضراء – green synthesis).

قابلة للتطبيق كطلاء أو مسحوق مخلوط مع الحبوب المخزّنة.

لا تترك بقايا سامة مثل المبيدات الكيميائية التقليدية.

الإفراط في استخدامها قد يؤدي إلى تراكم الجسيمات في البيئة أو السلسلة الغذائية.

هناك حاجة لضبط الجرعات المناسبة لتفادي أي تأثيرات سامة على الإنسان أو الحبوب نفسها.

من المهم التأكد من عدم تطوير مقاومة مستقبلية من قِبل الحشرات.

الجسيمات الفضية النانوية فعّالة جداً ضد الحشرات التي تصيب الحنطة، وتُعد خياراً واعداً ضمن استراتيجيات المكافحة الحيوية والآمنة، خاصة في التخزين، ولكن يجب استخدامها بحذر وتحت إشراف علمي دقيق.

ما الفرق بين استخدام المبيدات التقليدية وجسيمات النانو الفضية من حيث التأثير البيئي والأمان؟

الفرق بين المبيدات التقليدية وجسيمات النانو الفضية (AgNPs) من حيث التأثير البيئي والأمان يمكن تلخيصه في النقاط التالية:

1. التأثير البيئي

العنصر المبيدات التقليدية جسيمات النانو الفضية

التحلل البيولوجي بطيء التحلل، قد تبقى في التربة والمياه لفترات طويلة. قابلة للتحلل غالبًا، خصوصًا إذا تم تصنيعها بيولوجيًا.

التراكم البيولوجي تتراكم في الكائنات الحية وقد تنتقل عبر السلسلة الغذائية. الخطر أقل، لكن الاستخدام المفرط قد يؤدي إلى تراكم نانوي في البيئة.

التأثير على الكائنات غير المستهدفة تؤذي الحشرات النافعة (مثل النحل)، الأسماك، الكائنات الدقيقة. تأثير محدود نسبيًا، لكن الجرعات العالية قد تؤثر على الكائنات الدقيقة المفيدة.

تلوث التربة والمياه مرتفع، وقد يؤدي إلى تدهور جودة التربة وتسمم المياه الجوفية. أقل خطرًا، خاصة عند الاستخدام المقنن، لكن تحتاج مراقبة دقيقة.

2. الأمان على الإنسان والحيوان

العنصر المبيدات التقليدية جسيمات النانو الفضية

السُمية المباشرة قد تكون سامة جداً عند الاستنشاق أو التلامس أو التناول. سُمية منخفضة نسبيًا عند الاستخدام الصحيح، لكن الجرعات العالية قد تهيّج الجلد أو الجهاز التنفسي.

بقايا المبيدات في الغذاء تبقى على الحبوب والخضروات والفواكه، وقد تؤدي إلى مشاكل صحية. يمكن تقليلها بشكل كبير إذا استخدمت في المعالجة الخارجية (مثل معالجة الحبوب المخزّنة).

المخاطر طويلة الأمد اضطرابات هرمونية، سرطانات، مشاكل في الجهاز العصبي. المخاطر قيد الدراسة، لكن بعض الدراسات أظهرت تأثيرات محتملة عند التعرض المزمن.

3. الاستدامة والمستقبل

المبيدات التقليدية: تُسبب مشاكل بيئية ومقاومة حشرية، وتواجه حظرًا متزايدًا عالميًا.

جسيمات النانو الفضية: تُعد من الاتجاهات الحديثة في المكافحة الحيوية الآمنة، لكن تتطلب تنظيمًا دقيقًا وتقييمًا مستمرًا للمخاطر النانوية.

المبيدات التقليدية: فعالة ولكنها ملوثة، غير آمنة على المدى الطويل.

AgNPs/ أكثر أمانًا بيئيًا، فعّالة بتراكيز منخفضة، لكن يجب استخدامها بحذر لتفادي التراكم النانوي والتأثيرات الجانبية غير المتوقعة.

هل هناك تأثير سلبي محتمل لاستخدام المركبات الثانوية للفطر على الكائنات النافعة أو البيئة المحيطة؟

نعم، رغم الفوائد الكبيرة للمركبات الثانوية لفطر Isaria fumosorosea في مكافحة الآفات، إلا أن هناك بعض التأثيرات السلبية المحتملة التي يجب أخذها بعين الاعتبار، خصوصًا عند الاستخدام المفرط أو غير المدروس. إليك أبرز هذه التأثيرات:

1. التأثير على الكائنات النافعة

الحشرات غير المستهدفة: بعض المركبات الثانوية قد تؤثر على الحشرات النافعة مثل:

النحل: قد يتعرض للعدوى أو التأثير السمي في حال تلوث الأزهار.

المفترسات والطفيليات الحيوية: مثل الدعسوقة أو الزنابير الطفيلية التي تساهم في التوازن البيئي.

الكائنات المجهرية المفيدة:

بعض المركبات المضادة للفطريات والبكتيريا التي ينتجها الفطر قد تؤثر على الكائنات الدقيقة المفيدة في التربة، مثل بكتيريا تثبيت النيتروجين أو الفطريات الجذرية (mycorrhiza).

2. التأثير البيئي

التراكم البيولوجي: مع أن المركبات غالبًا ما تكون قابلة للتحلل، إلا أن الاستخدام المتكرر قد يؤدي إلى تراكم نسبي في التربة، مما يؤثر على خصوبتها أو يخل بتوازن المجتمعات الميكروبية.

التغير في التنوع الأحيائي: الاستخدام غير الموجه قد يؤدي إلى انخفاض في تنوع الكائنات الحية الدقيقة والحشرات، مما يؤثر على النظام البيئي الزراعي ككل.

3. ظهور مقاومة:

الاستخدام المكثف قد يدفع بعض الحشرات لتطوير آليات مقاومة ضد المركبات الفطرية، مما يقلل من فعاليتها بمرور الوقت ويشبه ما يحدث مع المبيدات الكيميائية.

4. السلامة الصحية:

رغم أن فطر Isaria fumosorosea يُعتبر غير ممرض للإنسان، إلا أن التعرض المزمن لتركيزات عالية من مركباته (خصوصًا في بيئة مغلقة مثل المخازن) قد يسبب تهيجًا للجهاز التنفسي أو الجلد لبعض الأشخاص.

المركبات الثانوية للفطر Isaria fumosorosea تُعد آمنة نسبيًا وفعالة بيولوجيًا، لكنها ليست خالية تمامًا من المخاطر. ولضمان الأمان البيئي والصحي، يجب:

-استخدامها بتركيزات مدروسة.

-تجنب الرش العشوائي.

-تقييم تأثيراتها على الكائنات غير المستهدفة.

-دمجها ضمن برامج إدارة متكاملة للآفات (IPM).

كيف يمكن تطبيق نتائج هذه الدراسة في برامج مكافحة الآفات الزراعية على نطاق واسع؟

لتطبيق نتائج استخدام فطر Isaria fumosorosea في برامج مكافحة الآفات الزراعية على نطاق واسع، يجب اتباع خطوات متكاملة تضمن الفعالية، الأمان، والاستدامة. إليك كيفية ذلك:

1. تطوير مستحضرات تجارية فعالة

- إنتاج صيغ مختلفة (مثل مسحوق، معلق مائي، أو حبيبات) تحتوي على أبواغ الفطر الحية أو مستخلصاته.

-تحسين ثباتية الأبواغ ضد الحرارة، الجفاف، والأشعة فوق البنفسجية لضمان فعاليتها في الحقول.

2. التسجيل والتنظيم

-إخضاع المنتج الحيوي لاختبارات السُمية والتأثير البيئي وفق لوائح الجهات الزراعية المحلية.

-تسجيل الفطر كـ مبيد حيوي رسمي ليُسمح باستخدامه التجاري.

3. الدمج في برامج الإدارة المتكاملة للآفات (IPM)

-استخدام Isaria fumosorosea مع وسائل أخرى مثل:

-الفيرمونات الجاذبة/الطاردة.

-المكافحة البيولوجية الأخرى (مثل المفترسات والطفيليات).

-المبيدات الكيميائية منخفضة السُمية عند الضرورة.

-تطبيقه في الوقت المناسب (مثل بداية انتشار الآفة) لتحقيق أعلى فعالية.

4. التدريب والإرشاد

-تدريب المزارعين والمرشدين الزراعيين على:

-طريقة تحضير وتطبيق الفطر.

-توقيت الاستخدام الصحيح.

-التعامل مع المركبات الحيوية بأمان.

-نشر التوعية بفوائده مقارنة بالمبيدات الكيميائية.

5. التجارب الحقلية الواسعة

-تنفيذ تجارب ميدانية في مناطق مختلفة لتحديد:

-الجرعة المثلى.

-نوع المحصول.

-الظروف المناخية المناسبة.

-تعديل خطة التطبيق حسب نتائج تلك التجارب.

6. دعم البحث والتطوير

-تمويل البحوث التي تعمل على:

-تحسين إنتاجية الفطر في المختبرات.

-تعزيز فعاليته ضد أنواع جديدة من الآفات.

-دراسة آثاره البيئية طويلة المدى.

7. تشجيع الإنتاج المحلي

-إنشاء وحدات إنتاج محلية للفطر لتقليل الكلفة وتوفير المنتج للمزارعين بسهولة.

-استخدام تقنيات "الإنتاج الأخضر" (Green synthesis) لتحضير مستخلصات أو مركبات ثانوية منه.

ما الخطوات القادمة لتطوير هذا البحث وتحسين فعاليته في مكافحة حشرة الحنطة؟

التوصية باستخدام نباتات اخرى وتصنيعها نانوي بالطريق الصديقة للبيئة للتعرف على فعاليتها في السيطرة على الآفات التي تصيب محصول الحنطة ومدى احتوائها على العناصر والمواد الفعالة من خلال الكشف عنها بتقنيات مختلفة.

وهكذا، بعد أن جُلنا في دهاليز الفطريات الممرِضة، واستكشفنا إمكانيات الجسيمات النانوية، واطّلعنا على آفاق المركبات الثانوية في مكافحة آفات الحنطة، نغادر هذا الحوار مع الدكتورة مريم إقبال حسون وقد امتلأنا بقناعة راسخة: أن المستقبل الزراعي لن يكون فقط أخضر بالمحاصيل، بل أيضًا أخضر في الوسائل والأساليب.

إن ما قدمته لنا من رؤى علمية دقيقة، وتوجهات بحثية طموحة، لا يفتح فقط نوافذ جديدة في إدارة الآفات، بل يدعونا لإعادة التفكير في علاقتنا بالبيئة، حيث لا يكون القضاء على الحشرة هدفًا وحيدًا، بل التوازن البيئي هو الغاية الأسمى.

نشكر دكتورتنا الجليلة على هذا العطاء الفكري والعلمي، ونتطلع إلى اليوم الذي تصبح فيه نتائج أبحاثها جزءًا من السياسات الزراعية الذكية، التي تحفظ الأرض، وتغذّي الإنسان، وتحترم الطبيعة.