المضادات الميكروبية النباتية

ان المواد القاتلة للميكروبات وذات الاصل الميكروبي اصطلح لها تسمية المضادات الحيوية، ولكن التعريف يمكن ان يمتد ويشمل العديد من المضادات القاتلة للميكروبات يمكن ان تنتج من الممالك الاخرى ومنها النباتات وأغلبها يؤثر في الفطريات ذات الأهداف المحدودة.

فالعديد من النباتات تنتج مواد ايض ثانوي تكون ذات طبيعة مضادة للميكروبات ويكون ذلك ضمن احد توجهات النبات الفسلجية الآتية :

• تنتج ضمن النمو الطبيعي للنبات.
• تنتج أثناء تطور النبات وتمايز تراكيبه.
• تنتج استجابة لمهاجمة الاحياء الممرضة مثل الفطريات.
• تنتج استجابة للاجهادات التي تتعرض لها.

وتحوي النباتات على بعض المضادات الفطرية بشكل طبيعي لتعمل كحواجز كيماوية امام مهاجمة العديد من الممرضات النباتية، اما الدواحر النباتية Phytoalexins فهي مضادات فطرية يحث تخليقها نتيجة الاصابة او الاجهاد ولا توجد في النباتات الطبيعية السليمة، ولذلك تكون بمثابة استجابة دفاعية وتكون محددة بالأنسجة المصابة بالفطر والخلايا المحيطة بمنطقة الاصابة، وتكون بتراكيز عالية بحيث تؤثر في الفطريات الغازية. وتوجد بعضها في خلايا الطبقة السطحية مثل بشرة الجذور لحمايتها من الاصابات الغازية. وقد تكون مواد ملونة مثل  -deoxyanthocyanidin flavonoid3 . والدواحر تتجمع بعد حثها بالإصابة في العضيات الخلوية والفجوات لذلك هي تؤثر على الفطريات عندما تقوم بعملية التغذية الحيوية Biotroph على النباتات المصابة. ومن الجدي بالذكر ان بعض الدواحر تستحث بالتأثيرات الميكانيكية لذا تقوم النباتات باستعمال أنظمة مراقبة لمنع حثها عند عدم الحاجة إليها، وبالمقابل فان الفطريات التي تستطيع توليد الأمراض يجب ان تتخطى حواجز الدواحر والتغلب عليها لذا تقوم بإنتاج جزيئات تؤدي الى اخماد استجابات النبات ومنها منع تخليق الدواحر وكذلك انتاج إنزيمات تفكك الدواحر او تستعمل آليات الدفق الخارجي لمنع تراكم الدواحر داخلها وهذه من ضمن الآليات العامة لمقاومة المضادات التي سيأتي ذكرها لاحقا. وهناك العديد من المواد النباتية التي تعمل بمثابة مضادات ميكروبية (مضادات للفطريات على وجه الخصوص) ومنها:

Phytoanticipins

مجموعة من المواد المضادة للميكروبات، اذ تحوي النباتات على مواد ايض ثانوية منها مركبات Cyanogenic glycosides , Glucosinolates والصابونيات Saponins وهذه تكون مخزونة في الخلايا النباتية بشكل غير فعال، ولكن عند الحاجة تحول الى مواد مضادة بواسطة الانزيمات النباتية عند الاصابة بالممرضات ولذلك يطلق عليها المضادات الفطرية الجاهزة Performed antifungal نظراً لأن الانزيمات التي تنشطها تكون موجودة أصلا في النباتات السليمة ولكنها تفصل عن المواد التي تعمل عليها بالحواجز الداخلية للخلية، وهذا يؤدي الى تنشيط المواد دون الحاجة الى عمليات انتساخ جديدة للجينات، كما ان بعض المواد تكون موجودة بشكلها الفعال ولكن بتراكيز واطئة في عضو معين ولكنها تزداد بالحث عند اصابة عضو اخر من النبات. ولذلك تكون المواد الموجودة بشكل طبيعي لعملية الحماية.

الصابونيات Saponins

تضم مجموعة من المركبات منها Steroids Glycosylated و Steroidal alkaloid triterpnoids وتوجد بشكل طبيعي في النباتات ولها تأثير مضاد للفطريات. والمركبات موضح بعضها في الشكل (1).

وتكون بشكل غير فعال ولكنها تتحول الى شكل فعال عندما يحصل تدمير للأنسجة او الاصابة بالممرضات بواسطة الانزيم Glucosyl hydrolase.

آلية تأثير الصابونيات

اهم الآليات هو تكوينها معقدات مع الستيرولات الموجودة في الأغشية الخلوية والفطرية مؤدية الى اضطراب الأغشية ويمكن ان يحصل تجمع للمعقدات المتكونة وذلك بتداخل ثمالات السكر في الصابونيات فيما بينها، او انها تقوم باستخلاص الستيرولات من الأغشية الخلوية. وآلية التأثير موضحة في الشكل (2).

شكل 1 : تركيب بعض الصابونيات النباتية المضادة للأحياء المجهرية (الفطريات)

ويعد الجزء السكري من الصابونيات الاهم في احداث اضطرابات في الأغشية الخلوية وبالتالي الصفات المضادة للفطريات ولذلك فإزالته تؤدي الى فقدان تأثير الصابونيات على الفطريات، ويظهر التآزر بين مركبات الصابونيات لذات ظهر فعل أكبر ضد الفطريات.

وتتوزع الصابونيات على أجزاء النبات مضيفة عليها المقاومة للإصابة بالفطريات. وتوجد الصابونيات في عدد من أفراد العائلة الباذنجانية Solanaceae  ومن أهمها الطماطة والبطاطا. فالطماطة تحوي في أوراقها على α – tomatin بتركيز 1 ملي مول والذي يكون كافيا لمنع نمو الفطريات. اما البطاطا فتحوي على مواد مضادة للفطريات اخرى مثل مجموعة Steroidal glycoalkaloids ومنها α – chaconine و α – solanine والفطريات التي تصيب البطاطا تدمر هذه المركبات بواسطة الانزيمات.

المركبات النباتية الاخرى : ومنها المركبات السيانيدية Cyanogenic glycosides و Glucosinolates وتنتشر في العديد من النباتات وتخلق من طلائع الحوامض الامينية لتحول الى مركبات Oximes ثم يضاف لها الجزء السكري فيما بعد. وتكون في النباتات السليمة معزولة عن الانزيمات التي تحللها وعندما تضرر الانسجة تتفكك المركبات لإطلاق سيانيد الهيدروجين (Hydrogen cyanide) والالديهايد والكيتون. ويكون سيانيد الهيدروجين المتحرر ساما جدا لعمليات التنفس وهو احدى اليات الدفاع النباتي ضد الممرضات وآكلات النبات.

اما Glucosinolates فهي من المركبات الحاوية على الكبريت التي تنتشر في نباتات ذوات الفلقتين خاصة العائلة الصليبية مثل جنس Brassica والدغل Arabidopsis thaliana. وهناك تشابها بين المركبات السيانيدية و Glucosinolates من حيث مسارات التخليق، فالاثنين تخلق من الحوامض الامينية عن طريق مركبات Oximes الوسطية وتكون الانزيمات المشتركة في عمليات التخليق متماثلة وتنشط بتضرر الانسجة او مهاجمة الفطريات، وتساهم في الدفاع النباتي ضد الآفات والممرضات.

ومن الانزيمات التي تفكك المركبات Thioglucosidase و Myrorinase والتي تؤدي الى تفكيك المركبات وكذلك الصابونيات الى مواد سامة للفطريات مثل Nitrile و Isothiocyanate و Thiocyanate.

شكل 2 : آلية تأثير الصابونيات على الأغشية الخلوية

 (1,4 – benzoxazinones) Cyclic hydroxamic acids :

من المركبات الحلقية التي توجد في بعض النباتات مثل العائلة النجيلية بشكل طبيعي وهي من مركبات الكلايكوسيدات، وتتوزع في جسم النبات ولكنه يتركز في الحزم الوعائية، وتنتشر مركبات مشتقة منه في العديد من النباتات وتكون بشكل غير فعال. وعندما تضرر الانسجة تقوم بتفكيك هذه المركبات وإزالة الجزء اللاسكري منها. وتكون المركبات الناتجة من الموقفات لفعالية الفطريات والبكتريا وكذلك مضادات لتغذية عدد من الحشرات. وتكثر المركبات في البادرات بتراكيز عالية وتستمر لعدة أيام بعد الانبات ثم تقل بعد ذلك مما يجعلها بمثابة مركبات دفاع جاهزة في المراحل الأولى من النمو، وتؤثر على عدد كبير من الفطريات الممرضة.

ومن مركبات الدفاع الجاهزة في النبات مركبات توجد في الفواكه الناضجة لحمايتها من غزو الفطريات وتوجد في القشور، والفطريات الموجودة على السطح الخارجي للفواكه تبقى هاجعة ولكن تظهر فعالياتها عندما يقل تركيز المواد المضادة الى مستويات اقل من المستويات السامة. ولذا تكون عملية الهجوم بالنسبة للفطريات وسيلة لتفادي تأثير المواد السام. فالعديد من الفواكه القابلة للإصابة يحدث فيها نقصان في المواد المضادة للفطريات بسرعة فتظهر فيها الاصابات، ويتم تنظيم مستوى المواد السامة بواسطة بعض الانزيمات وأهمها Lipooxygeneases فالأنزيم يزداد اثناء عملية نضج الفواكه.

ويمكن ان تزداد تراكيز المواد السامة عند اصابة الفواكه بالفطريات والجروح او معاملة الفواكه بالأثيلين او المعاملة بثنائي اوكسيد الكاربون او مثبطات الانزيم Lipooxygeneases مما يؤدي الى تأخير عمليات النضج، وهذه المعاملات تزيد من مقاومة الفواكه، ولذلك يمكن التدخل واحداث تغيير في فسلجه الفواكه والسيطرة على الاصابات والأمراض بعد الحصاد.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .