آزمایشگاه باکتری شناسی

کودهای زیستی به دلیل توانایی آن‌ها در افزایش عملکرد و حاصلخیزی خاک از طریق افزایش ایمنی و توسعه محصول، جایگزین‌های امیدوارکننده و پایداری برای کودهای شیمیایی مضر هستند. هنگامی که این کودهای زیستی روی خاک، گیاه یا بذر اعمال می‌شوند. هنگامی که جامعه میکروبی ایجاد شد، این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند به حل شدن و تجزیه مواد مغذی ضروری در محیط کمک کنند که در غیر این صورت در دسترس نبودن و یا ترکیب آن برای محصول در زیست توده دشوار بود.
باکتری‌ها میکروارگانیسم‌های تک سلولی بوده که فاقد غشای هسته‌ای می‌باشند. از نظر پزشکی عامل اصلی بیماری هستند. از نظر ظاهری، باکتری‌ها اشکال نسبتاً ساده‌ای را دارند. در واقع، آن‌ها پیچیده و بسیار سازگار هستند. باکتری‌ها با سرعت زیادی تکثیر می‌شوند و گونه‌های مختلف می‌توانند از انواع زیادی از بسترهای هیدروکربنی از جمله فنل، لاستیک و نفت استفاده کنند. این موجودات به طور گسترده در هر دو شکل انگلی و آزاد وجود دارند. از آنجایی که آنها همه جا حاضر هستند و ظرفیت قابل توجهی برای سازگاری با محیط‌های در حال تغییر با انتخاب جهش یافته‌های خود به خودی دارند، نمی‌توان اهمیت باکتری‌ها را در هر زمینه کشاورزی نادیده گرفت.
در میان علوم زیستی، میکروب شناسی به خوبی جا افتاده و با حوزه‌های مختلف در عصر حاضر مرتبط است. میکروبیولوژی کشاورزی یک زمینه تحقیقاتی در حال شکوفایی است که از تلاقی میکروبیولوژی عمومی و اکولوژی میکروبی به بیوتکنولوژی‌های کشاورزی ظهور می‌کند. هدف نهایی میکروبیولوژی کشاورزی، مطالعه گسترده باکتری‌ها و قارچ‌های مفید با گیاهان مهم کشاورزی است که در نتیجه تقاضای جهانی غذا را به شیوه‌ای سازگار با محیط زیست برآورده می‌کند. هدف ما روشن کردن وضعیت فعلی و کاربرد میکروبیولوژی در کشاورزی مدرن است. فصل حاضر یک دیدگاه کلی در مورد نقش میکروبیولوژی در کشاورزی پایدار ارائه می‌کند و همچنین میکروارگانیسم‌های مؤثر، ریزوسفر، قارچ‌های میکوریز، باکتری‌های حل‌کننده فسفات،
در این گزارش فرصت‌های تحقیقاتی فراوانی را در زمینه میکروبیولوژی مواد غذایی و کشاورزی ارائه می‌شود. پس‌زمینه این فرصت‌های تحقیقاتی، دنیایی از میکروارگانیسم‌ها است که مملو از تهدیدات و فواید برای غذای فراوان، سالم و محیط‌های مرتبط است. تهدیدات ناشی از پاتوژن‌های میکروبی است که باعث ایجاد طیف گسترده‌ای از بیماری‌های گیاهی و حیوانی می‌شود و بهره‌وری کشاورزی را از بین می‌برد. گسترش و تکامل مداوم پاتوژن‌های کشاورزی منبع جدیدی از چالش‌ها را برای بهره‌وری و ایمنی مواد غذایی فراهم می‌کند. پس از خروج غذا از مزرعه، عوامل بیماری زا همچنان باعث آسیب می‌شوند و باعث فساد و در برخی موارد مسمومیت و بیماری‌های انسان و حیوانات می‌شوند. آسیب‌پذیری‌های جدیدی برای کشاورزی با حرکت جهانی محصولات کشاورزی، سیاست‌های تجاری، شیوه‌های کشاورزی صنعتی و پتانسیل انتشار مخرب عوامل بیماری‌زا توسط «بیوتروریست‌ها» ایجاد می‌شود. علاوه بر تهدیدها، فواید بسیاری از میکروارگانیسم‌های مرتبط با مواد غذایی ما یا وارد شده به آن می‌آیند، جایی که آنها نقش مهمی در پردازش زیستی، تخمیر یا به عنوان پروبیوتیک دارند.
علم و فناوری برآمده از تحقیقات میکروبیولوژی می‌تواند به مقابله با این چالش‌ها برای غذا و کشاورزی کمک کند. دانش پاتوژن‌های میکروبی به ابزارهایی برای نظارت و پیشگیری از بیماری منجر می‌شود. میکروب‌های مفید ممکن است در حفاظت از کشاورزی، حفظ مواد غذایی، افزایش ارزش محصولات غذایی و ارائه فواید عمومی برای سلامتی و تندرستی کاربرد داشته باشند. فعل و انفعالات پیچیده بین میکروب‌ها و سیستم‌های کشاورزی باید برای تسهیل استفاده بهینه از میکروارگانیسم‌های مفید و کنترل حداکثری پاتوژن‌ها بهتر درک شود.
فرصت‌ها در تحقیقات میکروبیولوژی دروازه‌ای برای حفظ و بهبود کشاورزی و تولید مواد غذایی، کیفیت و ایمنی است. تحقیقات چند رشته‌ای باید انجام شود تا از پیشرفت‌ها در رشته‌های مختلف، مانند ژنومیک، نانوتکنولوژی و زیست‌شناسی محاسباتی سرمایه‌گذاری شود. تحقیق در مورد فعل و انفعالات میزبان‌های حیوانی و گیاهی با پاتوژن‌ها و میکروب‌های مفید برای پیشگیری از بیماری و تشویق تعاملات متقابل ضروری است. در مقیاسی جامع‌تر، فعل و انفعالاتی که بین ارگانیسم‌های موجود در یک جامعه میکروبی رخ می‌دهد نیاز به مطالعه دارد تا بتوان تعادل سالمی بین اکوسیستم‌های بسیار مدیریت شده کشاورزی صنعتی و اکوسیستم‌های مدیریت نشده محیط طبیعی به دست آورد. در نهایت، تحقیقات برای تعیین اینکه چرا پاتوژن‌ها همچنان به ظهور می‌رسند و کجا و چگونه فناوری‌های جدید توسعه‌یافته باید مورد استفاده قرار گیرند، حیاتی است.

نیتروژن

نیتروژن یک عنصر ضروری برای ایجاد زیست توده مورد نیاز است و معمولاً به عنوان یک ماده غذایی محدود کننده در سیستم‌های کشاورزی دیده می‌شود. شکل اتمسفری نیتروژن نمی‌تواند توسط گیاهان استفاده شود و باید به شکلی تبدیل شود که بتواند مستقیماً توسط گیاهان جذب شود. این مشکل با ثابت کننده‌های نیتروژن بیولوژیکی حل می‌شود. باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن که به نام دیازوتروف‌ها نیز شناخته می‌شوند را می توان به سه گروه تقسیم کرد:

• زندگی آزاد (مثلاً ازتوباکتر، آنابائنا و کلستریدیوم)،
• همزیست (مثلاً ریزوبیوم و تریکودسمیوم) این موجودات توانایی تثبیت نیتروژن اتمسفر را به اشکال زیستی دارند که می‌توانند توسط گیاهان جذب شده و در زیست توده گنجانده شوند.
• یک همزیستی مهم تثبیت کننده نیتروژن، همزیستی بین ریزوبیوم و گیاهان حبوبات است. نشان داده شده است که ریزوبیوم بیش از 300 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در سال در گیاهان مختلف حبوبات نقش دارد و کاربرد آن در محصولات کشاورزی نشان داده شده است که ارتفاع محصول، جوانه زنی بذر و محتوای نیتروژن را در گیاه افزایش می‌دهد.

استفاده از باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن در کشاورزی می‌تواند به کاهش وابستگی به کودهای نیتروژن مصنوعی کمک کند.

کودهای میکروبی

کودهای زیستی

امروزه تولید خوب کشاورزی نیاز همه است زیرا مستقیماً بر بشقاب غذای ما تأثیر می‌گذارد، در چنین شرایطی می‌توان به اهمیت یک محصول کشاورزی خوب پی برد. بسیاری از کشورهای کوچک یا توسعه نیافته وجود دارند که اقتصاد آن‌ها به تولیدات کشاورزی وابسته است. بر اساس داده‌های بانک جهانی، تولید کشاورزی حدود 4 درصد به اقتصاد جهانی و تولید ناخالص داخلی کمک می‌کند. یک تولید کشاورزی سالم به عوامل مختلفی مانند کیفیت خاک، آب، کودها، نیروی کار ماهر و غیره بستگی دارد. کود مهم‌ترین چیزی است که بر تولید کشاورزی تأثیر می‌گذارد. کود نوعی ماده شیمیایی یا طبیعی است که در تولید محصول مفید است. با این حال، برای دستیابی به محصول سریع کشاورزی معمولاً از کودهای شیمیایی استفاده می‌کنیم که به کودهای زیستی بسیار پاسخگو هستند اما کودهای شیمیایی به عنوان کودهای زیستی سازگار با محیط زیست نیستند.
کودهای زیستی بهترین جایگزین برای کودهای شیمیایی هستند. کودهای زیستی مواد حاوی میکروارگانیسم هستند که وقتی به خاک اضافه می‌شوند، حاصلخیزی را افزایش داده و رشد گیاه را تقویت می‌کنند. کودهای زیستی نیز کودهای سازگار با محیط زیست هستند زیرا به محیط زیست آسیب نمی‌رسانند و همچنین در بازیابی حاصلخیزی اولیه خاک مفید هستند.

اهمیت کودهای زیستی:

دلایل زیادی وجود دارد که اهمیت کودهای زیستی را مشخص می‌کند: بافت خاک را بهبود می‌بخشد و بازده گیاه را افزایش داده و از رشد باکتری و قارچ‌های مضر جلوگیری می‌کنند. کودهای زیستی کودهای سازگار با محیط زیست هستند (به محیط زیست آسیب نمی‌رسانند) و مقرون به صرفه هستند. حتی در شرایط نیمه خشک، کودهای زیستی موفق هستند.

انواع کودهای زیستی:

کودهای زیستی براساس انواع متفاوتی از باکتری‌های مبتنی بر موجودات زنده به چند دسته تقسیم می‌شوند:

• آزوسپیریلوم
• ازتوباکتر
• میکوریزا
• باکتری های حل کننده پتاسیم
• باکتری های حل کننده فسفات
• باکتری های حل کننده روی
• باکتری‌های حل کننده گوگرد

ریزوبیوم یکی از برترین کودهای زیستی است که به طور گسترده در کشاورزی استفاده می‌شود. انواع مختلفی از کودهای زیستی وجود دارد و دارای ویژگی‌های منحصر به فردی با محصولات هدف مختلف است. در زیر با جزئیات بیشتر در مورد آن بدانیم. ترکیبی از سه نوع مختلف باکتری است. نیتروژن، فسفر و پتاسیم.

کود زیستی NPK جذب نیتروژن را افزایش می‌دهد و همچنین هورمون‌های رشد گیاه و ویتامین‌ها را تولید می‌کند. این به جوانه زنی، سبز شدن زودرس و رشد ریشه گیاه کمک می‌کند.

کود زیستی دسترسی ریز مغذی‌ها (مانند منگنز، منیزیم، آهن، مو، ب، روی و مس) را از خاک به گیاه افزایش می‌دهد و در نتیجه رشد ریشه‌ها و جذب مواد مغذی سریع‌تر و افزایش مقاومت/ تحمل در برابر بیماری‌ها و خشکسالی را افزایش می‌دهد. کودهای زیستی با تولید اسیدهای آلی که به جذب عناصر دیگر مانند نیتروژن، فسفر، کلسیم و غیره کمک می‌کنند، نقش مهمی در حل شدن پتاسیم از اشکال نامحلول دارند.

کود زیستی مقاومت محصول را در برابر تنش‌های زیستی و غیرزیستی افزایش می‌دهد و کیفیت میوه و غلات را بهبود می‌بخشد. کود زیستی عملکرد و کیفیت را 20 تا 30 درصد افزایش می‌دهد. ازتوباکتر (کودهای زیستی) ازتوباکتر یک باکتری تثبیت کننده نیتروژن (کودهای زیستی) است و به طور گسترده برای محصولات قندی استفاده می‌شود. ازتوباکتر کلنی‌هایی را در داخل بافت‌های محصول تشکیل می‌دهد و نیتروژن کافی را در محصولات تولید می‌کند. همچنین هورمون‌های رشد تولید می‌کند که از رشد ریشه و ساقه حمایت می‌کند.

مزایای ازتوباکتر:

• حاصلخیزی خاک را بهبود می‌بخشد.
• محلول‌های دوستدار طبیعت و بدون مواد شیمیایی.
• تشویق تکثیر ریشه و تراکم ریشه و انشعاب، که منجر به افزایش جذب مواد معدنی و آب و رشد گیاه می‌شود.

آزوسپیریلوم:

آزوسپیریلوم نیز نوعی تلقیح زیستی تثبیت کننده نیتروژن است و به عنوان کود زیستی استفاده می‌شود. آزوسپیریلوم همچنین تعداد زیادی از مواد فعال بیولوژیکی مانند ویتامین‌ها، اسید نیکوتینیک، اسیدهای استیک ایندول و جیبرلین تولید می‌کند.
مزایای آزوسپیریلوم:

• رشد گیاه را تحریک کنید
• در تثبیت نیتروژن مفید است
• به جوانه زنی بهتر کمک می کند
• به رشد بهتر ریشه کمک می کند

میکوریزا:

میکوریزا نوعی قارچ است که در محصولات کشاورزی به عنوان کود زیستی استفاده می‌شود. قارچ میکوریزا برای افزایش جذب فسفر، آب و مواد معدنی از خاک، یک رابطه همزیستی با ریشه گیاهان ایجاد می‌کند. همچنین از بیماری‌هایی که ارگانیسم‌ها را به ریشه می‌رسانند محافظت می‌کند. میکوریزا همچنین حاصلخیزی اولیه خاک را بازیابی می‌کند.

مزایای میکوریزا:

• جذب مواد مغذی از خاک را بهبود می‌بخشد.
• رشد گیاه را بهبود می‌بخشد.
• مدیریت استرس را بهبود می‌بخشد.
• به رشد سالم تر و متراکم ریشه کمک می‌کند.

باکتری‌های حل کننده فسفات:

باکتری‌های حل کننده فسفات یا PSB قادر به حل کردن فسفات معدنی از اجزای نامحلول هستند. PSB به طور گسترده‎‌ای به عنوان یک کود زیستی برای رشد گیاه و بهره وری استفاده از مواد مغذی استفاده می‌شود. میکروب‌های خاک نقش مهمی در تنظیم پویایی تجزیه مواد آلی و در دسترس بودن مواد مغذی گیاهی مانند نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K) و سایر مواد غذایی دارند.

مزایای باکتری‌های حل کننده فسفات:

علاوه بر P2O5، دسترسی عناصر ریزمغذی مانند منگنز، منیزیم، آهن، مو، ب، روی و مس را از خاک افزایش دهید.

تحریک رشد سریع ریشه برای جذب آب و مواد مغذی. تولید اسیدهای آلی مانند مالیک، سوکسینیک، فوماریک، سیتریک، اسید تارتاریک و اسید استیک که P2O5 را تسریع می‌کنند و بلوغ و عملکرد را افزایش می‌دهند. به دلیل رشد سریع سلولی، مقاومت به بیماری و تحمل به خشکی را در گیاهان افزایش می‌دهد. سازگاری با گیاه همراه با سایر میکروب‌های مفید. 25 تا 30 درصد نیاز به کود فسفاته را کاهش دهید. باکتری های حل کننده پتاسیمباکتری های محلول در پتاسیم یک کود زیستی است که نقش مهمی در تشکیل اسیدهای مونو و پروتئین ایفا می‌کند،

اینها توسط یون‌های آمونیوم تولید می‌شوند و سپس توسط ریشه از خاک جذب می‌شوند. همچنین به گیاهان کمک می‌کند تا عناصر دیگری را که چندین آنزیم را فعال می‌کنند جذب کنند.

مزایای باکتری‌های حل کننده پتاسیم:

• به افزایش پتاس در انواع خاک کمک می‌کند و عملکرد محصول را 15-20٪ افزایش می‌دهد.
• مقاومت محصول را در برابر شرایط آب و هوایی مختلف افزایش می‌دهد اندازه میوه و دانه و کیفیت محصولات را بهبود می‌بخشد.
• همچنین به فتوسنتز به درستی کمک می‌کند.

کاربرد کودهای زیستی:

تصفیه خاک: از کودهای زیستی می‌توان برای تصفیه خاک استفاده کرد زیرا حاصلخیزی اولیه خاک را باز می‌گرداند. برای تصفیه خاک، کودهای زیستی را با کود کمپوست مخلوط کرده و مخلوط را یک شب نگه داشتیم. سپس این مخلوط را در خاکی که قرار است بذر کاشته شود پخش می کنیم.

تیمار بذر: می‌توانیم از کودهای آلی نیز برای درمان بذر استفاده کنیم. برای فرآیند تصفیه بذر، بذرها را در مخلوطی از کودهای نیتروژن و فسفر خیس می‌کنند. پس از آن، دانه‌ها در سریع‌ترین زمان ممکن خشک و سفت می‌شوند. اینها برخی از مهم‌ترین انواع کودهای زیستی هستند که به طور گسترده در محصولات کشاورزی استفاده می‌شوند. بنابراین کودهای زیستی نیاز روز هستند. آنها پایدار و قابل اعتماد و سازگار با محیط زیست نیز هست.