اعداد دكتور / مينا جورج زكى جرجس أستاذ الميكروبيولوجيا الزراعية - قسم الميكروبيولوجيا الزراعية كلية الزراعة - جامعة عين شمس القاهرة - جمهورية مصر العربية. أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 1

تزرع فى أراضى دلتا النيل و ألأراضى الجديدة تحديد المناطق الفاصلة بين الأراضى أشجار ظل مصدر للأخشاب مصادر اضافية للوقود و صناعة الفحم النباتى مصدات رياح تحيط بالحقول المزروعة على قنوات الرى و الطرق السريعة تثبيت التربة الرملية أسوار لتحديد ملكية المناطق المزروعة اشجار الكازورينا و البيئة المصرية Casuarinas trees and the Egyptian Environmental 2 أشجار خشبية قائمة ( متر) مستديمة الخضرة. من اكثر الأشجار شيوعا فى مصر تمثل اكثر من 80% من اجمالى العدد الكلى للأشجار المزروعة. يوجد اكثر من 40 مليون شجرة فى مصر الموطن الاصلى : استراليا و جنوب شرق اسيا. تم تعريف ثلاث انواع للكازورينا فى مصر: C. equisetifolia, C. glauca, C. cunninghamiana كما أن هناك هجين طبيعى بين النوعين الأخرين

أشجار الكازوارينا فى مصر Casuarina trees in Egypt كمصدات للرياح خاصة أمام البحر فى المناطق المهملة مصدات رياح على الطرق تثبيت التربة الرملية

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 4 الكازورنيا أشجار عنيدة تقاوم صعوبة المناخ و تصلح لمكافحة التصحر

أستخدامات اشجار الكازوارينا Uses  تتميز اخشابها بكثافتها العالية كما تحتوى على كمية قليلة من الرماد  انتاج اخشاب الوقود عالية الكفاءة و الفحم النباتى  انتاج تستخدم اخشابها فى اعمال التشييد  صناعة الورق ( لب الخشب )  تثبيت التربة الرملية ووقف زحف الكثبان الرملية و استصلاح المستنقعات المالحة  أشجار ظل و كمصدات قوية للرياح. 5

يستعمل خشب الكازورينا في صناعة الألواح الصلدة و ألواح الفيبر و العوارض و الأعمدة الخشبية،و بعض الاثاث المنزلي البسيط أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 6

مميزات اشجار الكازورينا Advantages سريعة النمو سهلة الاكثار تحتاج الى عناية قليلة اثناء زراعتها مقاومة للاصابة بالحشرات و لا تصاب بأمراض كثيرة معظم الأنواع تتحمل الارتفاع فى درجات الحرارة و الظروف البيئية القاسية شتلاتها ذات قدرة تنافسية عالية مع الحشائش الضارة تنمو جيدا فى الأراضى القليلة الخصوبة. مقاومة للملوحة و تجود زراعتها فى المناطق الملوثة تنقية الجو من CO2 وبعض الغازات الأخرى تتكافل مع الأكيتنوميسيات من جنس Frankia والتي تقوم بتثبيت الأزوت في التربة وتمد جذور النبات به أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 7

خصائص أشجار الكازوارينا أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 8 تتحور إلى أوراق حرشفية ( تستخدم في التميز بين الأنواع داخل الجنس ). سميكة وقوية مخروط خشبي صغير ويحتوي على البذور المجنحة الأوراق الساق الثمرة

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 9 المجموع الجذري قوي عميق ومنتشر. الشعيرات الجذرية عليها العقد الجذرية العقد الجذرية

تكاثر أشجار الكازورينا و تلقيحها أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 10  عادة تتكاثر بالبذور التي تم جمعها من المخاريط الخشبية، في بداية الربيع.  بعد شهر ونصف أو شهرين من البذر تكون البادرات قد وصلت إلي الحجم المناسب للتفريد (6 -8 سم ) وتتم بنقل كل بادرة بمفردها إلي أصيص أو كيس.  ويتم أثناء عملية التفريد عملية التلقيح بأضافة مسحوق العقد الجذرية والتي يتم جمع العقد الجذرية الخاصة بها من أسفل جذور الأشجار الكبيرة ويتم طحنها وإضافة المطحون للخلطة المخصصة لتعبئة الأكياس والمخصصة للتفريد أو يمكن عمل محلول يحتوى على هذه البكتيريا و يستخدم للري.  هذه العملية تؤدى إلى سرعة نمو الشتلات فى المشتل كما تنقل معها إلى الأرض المستديمة حيث ستزرع فى مناطق صحراوية فقيرة فى العناصر الغذائية مما يضمن للشتلة إمكانية استمرارها فى النمو.

اعداد شتلالات الكازوارينا للتلقيح الميكروبى فى المشاتل أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 11

تلقيح الشتلات فى المشاتل باستخدام مسحوق العقد الجذرية عيوب هذه الطريقة : 1. السبب الرئيسى فى التباين فى تكون العقد الجذرية 2. المنافسة بين السلالات 3. تحتاج الى كميات كبيرة من العقد الجذرية المطحونه 4. السبب الرئيسى لانتقال الميكروبات المرضية والنيماتودا أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 12

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 13 وبناء على ذلك :  بإستخدام مزارع نقية عالية الفاعلية من ميكروب الفرانكيا بكميات محدده يكون من المؤكد ان الشتلات قد استقبلت فقط سلالة فرانكيا فعاله.  وجود الهيفات والجراثيم فى اللقاح يعمل على زيادة انتشار الفرانكيا وبقاءها فترات طويلة فى التربة.

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 14

اولا : المعايشة التكافلية بين الفرانكيا و الكازوارينا Frankia-Casuarina Symbioses ترجع القابلية العظمى لمعظم انواع الكازورينا للنمو الجيد فى المناطق الفقيرة نتيجة العلاقات التكافلية مع الفرانكيا االمثبت لازوت الهواء الجوى. التعاون بين هذه الأنواع المختلفة من صور التكافل تظهر أهمية أشجار الكازورينا لاعادة تشجير الأراضى ذات الخصوبة المنخفضة. أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 15

العقد الجذرية عبارة عن كلوستر Clusters من الجذور الجانبية وهى تكون فصوص العقد Nodule lobes كل فص يتكون من اوعية مركزية محاطة بخلايا القشرة Cortex المحتوية على خلايا ميكروب الفرانكيا. الفرانكيا الموجودة داخل العقد الجذرية يطلق عليها Endophyte او Microsymbiont و هى عبارة عن خيوط filaments محاطة بأغشية خلوية لخلايا العائل. محتوية على انزيم Nitrogenase اضافة الى وجود الاكياس الاسبورانجية أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 16

اصابة الجذور و تطور مراحل تكوين العقد الجذرية Infection process and nodule development تتم الاصابة عن طريق اختراق الفرانكيا للشعيرات الجذرية و تحث خلايا مرستيم الجذر و ينمو خيط العدوى ليملىء خلايا القشرة Cortex و نتيجة لذلك تتكون العقد الجذرية. خلايا الفرانكيا الفعالة داخل العقد الجذرية تقوم بتثبيت النيتروجين اعتمادا على الكربون العضوى الموجود فى خلايا العائل. الجزء الرئيسى من الامونيا المنتجة بواسطة ال Microsymbiont ينساب داخل خلايا النبات المصابة و تتحول الى احماض أمينية. أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 17

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 18 تكوين هذه الجذور فى النبات العائل يمثل رد فعل لنقص عنصري الفوسفور و الحديد فى بيئة النمو.

19 أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر جذور أشجار الكازورينا لها علاقات تبادل منفعة اخرى مع فطريات الميكروهيزا الداخلية والخارجية التى تسهل امتصاص الاملاح المعدنية و بخاصة عنصر الفوسفات و العناصر النادرة

الطرق المستخدمة فى عزل وتنمية سلالات الفرانكيا Procedures Used for Isolation and Cultivation of Frankia Strains الفرانكيا ميكروب من اكتينوميسيتات التربة مثبت لازوت الهواء الجوى. يتميز بتعدد التركيب وأختلافها طرق عزل الفرانكيا : 1. عمل قطاعات دقيقة لانسجة العقدة Micro dissection and Tissue in incubation ازالة الأنسجة المصابة (infected) من العقد الجذرية وتحضينها فى بيئة مناسبة و ذلك للسماح للفرانكيا بالنمو خارج أنسجة النبات فى البيئة 2. الترشيح المتتالى Serial filtration تعتمد على اجراء سلسلة من الترشيح خلال Nylan methylene mesh ( النايلون ) 3- الفصل بواسطة السكروز Sucrose fractionation وتعتمد على اختلافات الكثافة بين خلايا الفرانكيا والعائل وخلايا البكتريا البيئات عزل وتنمية الفرانكيا فى مزارع نقية Media used for cultivation of Frankia strains 1. بيئات فقيرة Minimal media: تتكون من محاليل املاح منظمة مع مصدر وحيد للكربون مثل بيئات : SDM, FM, BAP, DPM 2. بيئات بسيطة عضوية Simple organic media : تعتمد على وجود مستخلص الخميرة أو الكازين المهضوم كمكون رئيسى مثل بيئات M6B, FB, S, SMX, Y,. 3. بيئات عضوية معقدة التركيب Complex organic media : تحتوى على مكونات عضوية مختلفة مثل مركبات الليبدات أو الاحماض الدهنية مثل بيئات Tween / Gas, L/2, Q, Qmod, Trypton broth أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 20

1) خلايا خضرية Vegetative mycelium: هيفات مقسمة يتراوح قطرها من 5.-1 ميكروميتر على حسب العمر G+ 2) الجراثيم Spores: خلايا متخصصة تنتج بأعداد كبيرة فى الاكياس الاسبورانجية الغير محددة الشكل. غير متحركة. معدلات نموها متغير والكيس يتطور فى نهاية الهيفات. مختلف فى الحجم والشكل. بتراوح حجم الجرثومة من ميكروميتر. 3) الحويصلات Vesicles: خلايا كروية عادة متصلة بالميسليوم. لها دورا كوسيلة للتكاثر بالاضافة الى تخصصها فى تثبيت الازوت 4)Reproductive Torulose Hypha (RTH) ناتج من تحول الهيفا الخضرية الى هيفات غليظة منتشرة ولها جدار خلوى مزدوج. ويمكن ان يتفكك الى ما يشبه الجراثيم وهى تعمل على الانتشار والتكاثر. 21 الشكل المورفولوجى لميكروب الفرانكيا فى المعمل In vitro

معدل النمو بطىء و كمية النمو قليلة زمن التضاعف 2-3 يوم انتاج مستعمرات كبيرة الحجم Macro colony تواجد جراثيم و اكياس اسبورانجية فى بداية اليوم السابع من التلقيح اقصى كمية نمو امكن الحصول عليها بعد 15 يوم من التلقيح النمو تحت الظروف الساكنة Growth under static conditions أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 22

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 23

24 أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر

النمو تحت الظروف المتحركة Growth under stirring conditions 1- طور لوغاريتمى Exponential : نمو نشط سريع يبدأ بعد 12 ساعة من التلقيح و يستمر لمدة 60 ساعة. تجانس فى نشاط الهيفات. و ظهور المستعمرات المفتوحة Open mesh type micro colony 2- طور ثبات : Stationary phase يقل فية النشاط. و تبدأ الاكياس الجرثومية فى الظهور أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 25

النمو فى البيئات الصلبة : مستعمرات نجمية أو منتشره مع شبكة مفككة من الهيفات أو شبكه مندمجه مع هيفات كثيفة النمو على أطراف المستعمرة. تظهر المستعمرات ذات مركز مستدير به بروزات مكونة من الهيفات والأكياس الاسبورانجية والحويصلات كلها مدفونة فى الاجار. تنمو الهيفات الصغيرة النشطة من مركز المستعمرة. المستعمرات عادة بيضاء لكن بعض السلالات تنتج جراثيم اسبورانجية ملونة أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 26

عزل و زرع الفرانكيا Isolation and cultivation of Frankia نمو الفرانكيا فى البيئات السائلة لا تسبب اى تعكير تبقى المستعمرات معلقة حتى عند رجها المستعمرات بيضاوية أو مستطيلة يتراوح قطرها من 5 ر – 1 مل أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 27

استخدام بوليمرالألجينات ( مستخلص من الطحالب البحرية البنية ) لربط خلايا الفرانكيا يتم خلط الالجينات مع نفس الحجم من المزارع البكترية فى الطور النشط يتم تنقيط الخليط فى محلول من كلوريد الكالسيوم الذى يقلب مغناطيسياً ثم يتم تجفيفها هوائياً وتتكون حبيبات الالجينات كنتيجة للروابط عبر ايونات الكالسيوم Cross linking via Ca 2+ أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 28 Macrocystis pyrifera Sodium Alginate

29 Immobilization (entrapment) of one bacterial species and co- immobilization of two (or more) microorganisms inside the bead Frankia + VAM Alginate + = co-immobilization 3 mm أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر

30 أنتاج لقاح الفرانكيا بأستخدام الالجينات

Different beads of alginate from various sources 14/10/2012

Adding 5% kaolinite to Alginate Adding 5% kaolinite to Alginate Using highly sporulated Frankia cultures (N-free medium, without PC, with 0.1  purified agar). (N-free medium, without PC, with 0.1  purified agar). Adding helper microorganisms (VAM, PGPR) 32 أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر

الألجينات ALGINATE مضاف علية الكاؤولين كبوليمر لربط ENTRAPE الخلايا الميكروبية أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 33

34 2- Entrapped Frankia in polymers أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر

35 أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر

مكافحة التلوث البيئى و مشكلة التصحر وزحف الكثبان الرملية يمكن المساهمة فى حلها عن طريق الاستفادة من نتائج الأبحاث العلمية التطبيقية لعمل مشاريع مشتركة تخدم البيئة و المجتمع. 1) التوسع في زراعة الاشجار المثبتة لازوت الهواء الجوى كمصدات للرياح والتقليل من تأثير التصحر وكمثبتات لكثبان الرملية في الأراضي حديثة الاستصلاح والقريبة من التجمعات السكانية. 2) التوسع فى استخدام الأسمدة الحيوية : ” رخيصة الثمن و نظيفة “ لتوفير العناصر الغذائية الضرورية للاشجار المثبتة لازوت الهواء الجوى و تحسين نمو النباتات المزروعة فى الأراضى الغدقة و الأراضى البور مثل الأراضى الرملية و المالحة. أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 36

أ. د./ مينا جورج زكى جرجس كليه الزراعة - جامعة عين شمس. القاهرة. مصر 37