في ظل التغيرات المناخية العالمية وازدياد فترات الجفاف، تُصبح مقاومة النباتات للعزل المائي (الماء القليل) ضرورة ملحة لزيادة الإنتاجية الزراعية. من الطرق الواعدة لدعم هذه المقاومة استخدام المحفّزات الحيوية (biostimulants)، ومنها مستخلصات الطحالب مثل Ascophyllum nodosum وواحد من مكوّناتها الأساسية: حمض الألغينات (Alginic Acid، يُشار إليه غالبًا بـ AA).
ما هو حمض الألغينات (Alginic Acid)؟
حمض الألغينات هو بوليساكّاريد طبيعي مستخلص من الطحالب البنية (مثل Ascophyllum nodosum)، ويتكوّن من وحدات من guluronate وmannuronate. له خصائص فريدة مثل الجيل (gel-forming)، الاحتفاظ بالماء، والتوافق البيولوجي (biocompatibility)، مما يجعله مفيدًا في التطبيقات الزراعية لتحسين قدرة النبات على الاحتفاظ بالماء وتنشيط دفاعاته المناعية والأنزيمية.
ملخّص الدراسة: تصميم التجربة
-
تم استخدام Brassica campestris (صنف BARI Sarisha-17).
-
بدأ تطبيق الإجهاد الناتج عن الجفاف عند 15 يومًا بعد الزرع (15 DAS)، من خلال خفض رطوبة التربة إلى 25٪ من طاقتها الحقيليّة (field capacity).
-
بعد تأقلم النباتات، تم الرش الورقي بـ:
-
مستخلص Ascophyllum nodosum (ANE) بتركيز 0.02٪
-
حمض الألغينات (AA) بتركيز 0.02٪ أيضًا
-
-
تم جمع البيانات عند 35 يومًا بعد الزرع (35 DAS) على عدد من المؤشرات المورفوفسيولوجية والكيميائية الحيوية.
النتائج الرئيسية لدور حمض الألغينات (AA)
من نتائج الدراسة، يتضح أن تطبيق AA له تأثيرات إيجابية كبيرة تحت الجفاف مقارنةً بالمراقبة (بدون رش) — وفي بعض النقاط، أفضل أو يضاهي تأثير المستخلص الكامل ANE:
-
النمو والكتلة الحيوية
-
الجفاف (25٪ رطوبة التربة) قلّل النمو، وتراكُم الكتلة الحيوية، والتوازن المائي داخل النبات.
-
رش AA بـ 0.02٪ ساعد على تحسين نمو النبات والكتلة الحيوية بالمقارنة مع النباتات الجائعة (تحت الجفاف دون علاج).
-
-
الصبغات الضوئية (الكلوروفيل)
-
الجفاف خفّض محتوى الكلوروفيل، مما يؤثر سلبًا على قدرة التمثيل الضوئي.
-
مع رش AA، لوحظ تحسّن في محتوى الكلوروفيل، مما يدل على حماية الجهاز الضوئي جزئيًا من تأثير الجفاف.
-
-
الإجهاد التأكسدي (Oxidative Stress)
تحت الجفاف، تزايدت علامات الضرر التأكسدي:-
زيادة بلمرة دهون الغشاء (lipid peroxidation)
-
ارتفاع محتوى H₂O₂ (بيروكسيد الهيدروجين)
-
زيادة تسريب الإلكتروليتات (electrolyte leakage)
-
زيادة مركبات برو لين (proline) كجزيئات ضعف تناضحي (osmolytes)
لكن مع رش AA:
-
تم تقليل بلمرة الدهون
-
خفّض H₂O₂
-
قلّ تسريب الإلكتروليتات
-
على الرغم من أن proline زادت (كالاستجابة المعتادة للجفاف)، فإن وجود AA قلّل الضرر التأكسدي المرتبط بهذه الزيادة بشكل عام.
-
-
النظام المضاد للأكسدة (Antioxidant Defense)
-
رش AA حسّن أنشطة إنزيمات الدفاع المضاد للأكسدة مثل: إنزيمات في دورة الأسكوربات–غلوتاثيون (AsA-GSH).
-
كما حسّن التوازن (redox) لمجموعات الأسكوربات (Ascorbate) والغلوتاثيون، مما يدل على قدرة أكبر للنبات على تجديد الأشكال المختزَلة من هذه الجزيئات، وهي مهمة لإزالة الجذور الحرة (ROS).
-
-
مسار الجلايكوسيل أو GLYOXALASE
-
الجلايكوسيل يولّد النظام إنزيمات (مثل Glyoxalase I و II) لتفكيك المركبات السامة مثل الميثيلغلايوكسال (methylglyoxal) التي تتراكم تحت الجفاف.
-
تطبيق AA زاد من نشاط هذه الإنزيمات، مما يقلل من تراكم المركبات السامة ويعزز مرونة النبات في التعامل مع الإجهاد التأكسدي.
-
-
الماء والتوازن الخلوي
-
رش AA ساعد على تحسين التوازن المائي للنبات، مثل محتوى الماء النسبي (RWC) أو محاكمة الجفاف (water balance)، بالمقارنة مع النباتات غير المعالجة تحت نفس ظروف الجفاف.
-
هذا يعني أن AA يساهم في حفظ قدرة النبات على الاحتفاظ بالماء، وهو أمر حاسم في ظل ندرة الماء.
-
-
فعالية مقارنة مع ANE
-
في كثير من المقاييس، كانت فعالية حمض الألغينات (0.02٪) مساوية أو أفضل قليلاً من مستخلص ANE (0.02٪).
-
هذا يشير إلى أن AA (وهو مكوّن واحد من المستخلص الكلي) قادر على محاكاة الكثير من الفوائد التي يوفرها المستخلص الكامل، مما قد يسهّل الاستخدام العملي (من حيث التكلفة، التوصيف، التركيزات) في التطبيقات الزراعية.
-
لماذا حمض الألغينات فعّال في مقاومة الجفاف؟
منطقياً، يمكن تفسير فعالية AA في مقاومة الجفاف عبر عدة آليات مترابطة:
-
الاحتفاظ بالماء: خاصية الجيل (gel) للألغينات تساعد في الاحتفاظ بالماء حول الخلايا أو على سطح الورقة، مما يقلّل الفقد بالماء.
-
تنشيط نظام مضاد للأكسدة: عن طريق تحسين أنشطة إنزيمات الأسكوربات–غلوتاثيون، يقلل AA من الضرر الناتج عن الجذور الحرة (ROS).
-
إزالة المركّبات السامة: من خلال تحفيز مسار الجلايكوسيل (glyoxalase)، يقلّل تراكم الميثيلغلايوكسال وغيرها من المنتجات الضارة التي تتراكم تحت الإجهاد.
-
تحسين التوازن الخلوي: من خلال دعم محتوى الماء النسبي ونشاط الأنيزيمات التي تحافظ على استقرار الغشاء الخلوي (مما يقل تسريب الإلكتروليتات).
نقاط تطبيق عملية (لمزارعين أو باحثين)
-
التركيز المستخدم في الدراسة كان 0.02٪ لكل من ANE و AA، ما يعطي نقطة مرجعية عملية لتجارب الميدان أو الاستخدام الزراعي.
-
نظرًا لأن AA وحده يمكن أن يعزز مقاومة الجفاف بشكل فعّال، قد يكون من المجدي استخدامه مباشرة (أو تطوير تركيبات biostimulant مبنية على الألغينات) بدلًا من الاعتماد فقط على المستخلص الكامل، وهذا قد يقلّل التكلفة أو يبسط الإنتاج.
-
يجب مراعاة توقيت الرش: في الدراسة، بدأ بعد “تأسيس النباتات” وليس فور الزرع، ويُجمع عند نقطة زمنية محدّدة (35 DAS) لقياس التأثير.
محاذير وملاحظات
-
الدراسة مُجرَاة في ظروف مراقبة (المختبر/البيت الزجاجي)، وقد تختلف النتائج في الحقل مقارنة بذلك.
-
تركيزات أعلى أو أقل من 0.02٪ لم تُدرس في هذه الورقة، لذا لا يمكن الجزم بأن هذا هو “التركيز المثالي” في جميع السياقات.
-
التفاعل مع أنواع نباتية أخرى: فعالية AA قد تختلف بحسب أنواع النباتات، الأصناف، والتربة وظروف الجفاف.
-
الجدوى الاقتصادية: رغم الفوائد الفسيولوجية، من المهم دراسة تكلفة إنتاج أو شراء AA (مقارنة بالمستخلص الكامل أو بدائل biostimulant) قبل تطبيق واسع على المزارع.
الخلاصة
حمض الألغينات (Alginic Acid) يُظهر في هذه الدراسة دورًا كبيرًا في تعزيز مقاومة نبات Brassica campestris للجفاف، من خلال:
-
تحسين توازن الماء داخل النبات
-
تنشيط أنظمة مضادة للأكسدة
-
تحفيز مسار الجلايكوسيل لإزالة المركّبات الضارّة
-
تقليل الضرر التأكسدي الناتج عن الجفاف
الأهم من ذلك، أنه عند تركيز بسيط جدًا (0.02٪) يمكنه أن يحقق فوائد مساوية أو أكبر من المستخلص الكامل للطحالب (ANE)، ما يجعله خيارًا عمليًا ومهمًا لتطبيقات الزراعة المستدامة.
المراجع
-
Hasanuzzaman M, Rummana S, Sinthi F, Alam S, Raihan MRH, Alam MM. Enhancing drought resilience in Brassica campestris: Antioxidant and physiological benefits of Ascophyllum nodosum extract and alginic acid. Plant Physiol Biochem. 2025;227:110198. doi: 10.1016/j.plaphy.2025.110198. PubMed+1
-
Frontiers. Seaweed extracts: enhancing plant resilience to biotic and abiotic stresses.
