تثبيت أزوت الهواء الجوي بواسطة بكتيريا العقد الجذرية في البسلة (البازلاء)

تعتبر البسلة من البقوليات النشطة في عملية تثبيت ازوت الهواء الجوي من خلال تكوين العقد الجذرية التي تعيش في جذورها معيشة تعاونية من بين أكثر من 18 نوعا متخصصا معروفا من البكتيريا التابعة للجنس Rhizobium التي تثبت. ازوت الهواء الجوي .. فإن النوع R. leguminosarum هو الوحيد الذي يعيش تعاونيا في جذور البسلة، وهو لا يتعايش مع البقوليات الأخرى المعروفة سوى مع الفول الرومي ، والعدس ، والبيقة ، وهي نبات علفي.

عندما تلامس بكتيريا العقد الجذرية جذر نبات بقولي .. فإن بعض البكتيريا تخترق الشعيرات الجذرية مكونة خيط إصابة infection thread، يتجه نحو قاعدة الشعيرة الجذرية ، حتى يصل إلى البشرة الداخلية والبيريسيكل ؛ حيث تبدأ خلايا هذه المنطقة في الانقسام النشط كرد فعل من جانب النبات، فيتكون نمو متدرن tuberous growth أو ما يسمى بالعقدة nodule ؛ وعليه فإن العقدة ما هي إلا كتلة من أنسجة الجذر تعيش فيها البكتيريا. ومن المعروف أن هذه البكتيريا قادرة على إنتاج منظم النمو إندول حامض الخليك (IAA)، وربما يكون ذلك هو المحفز على انقسام خلايا الجذر لتكوين العقدة، لكن من المعروف أنه يوجد عديد من البكتيريا الأخرى القادرة على إنتاج نفس منضم النمو. ولكنها لا تحدث عقدا جذرية شبيهة بتلك التي تحدثها هذه البكتيريا.

وتبدأ أولى خطوات تكوين العقد الجذرية سريعا بعد إنبات البذور، ومع استمرار النمو السريع للجذور - حيث تكون الظروف بالمنطقة المحيطة بالجذور ( rhizosphere ) مناسبة لنمو هذه البكتيريا - تخترق البكتيريا الشعيرات الجذرية وتتكاثر بسرعة نتيجة لتوفر الغذاء . ويتكون من هذه البكتيريا خيط العدوى الذي يحاط بإفرازات من السيليلوز ، والهيميسيليوز ، يفرزها العائل. ولا تخرج البكتيريا من هذا الغشاء المحيط بها إلا بعد وصولها إلى الخلايا الداخلية بالقشرة؛ حيث تبدأ الخلايا في الانقسام، والعقد في الضهور، وتتصل العقد بالحزم الوعائية للجذور، وينتقل إليها الغذاء. وقد تحتوي العقدة الواحدة على ملايين البكتيريا.

تبدأ العقد في مد النبات بالنيتروجين ابتداء من اليوم الخامس عشر، برغم أنه يمكن رؤيتها ابتداء من اليوم التاسع للإصابة بالبكتيريا، وربما لا تتجاوز الفترة النشطة من حياة العقدة أكثر من 4 أسابيع، ولكن تكوين العقد يستمر ربما حتى المراحل المتأخرة من نضج البذور، ويستفيد النبات من جزء من النيتروجين المثبت مباشرة عندما يكون التثبيت بسرعة أكبر من حاجة البكتيريا بالعقد، أو قد يتسرب النيتروجين الزائد إلى التربة، ثم يمتصه النبات. وفي هذه الحالة.. فإن النيتروجين المتسرب يكون في صورة بينا - الانين B- alanine أو حامض أسبارتيك aspartic acid. وقد يحصل النبات على النيتروجين بعد موت الخلايا البكتيرية في الجذور، أو أن البكتيريا تفرز مواد أزوتية ذائبة في سيتوبلازم خلايا الجذر. وطبيعي أن حرث النبات نفسه في التربة، وتحلل العقد والنبات بما فيه من أزوت يعمل على توفير هذا العنصر للمحاصيل التالية في الزراعة.