רעיון מרכזי מגוון ביולוגי פורסם: 30 בינואר, 2025

מהו הַמַּפְתֵּחַ למלחמה בתולעים נִימִיּוֹת טורפות-צמחים?

תַקצִיר

שורשיהם של הצמחים באים במגע עם חיידקים, פטריות ואורגניזמים מיקרוסקופיים רבים בתוך הקרקע. כל אלו עשויים להשפיע על איכות הגדילה של הצמחים. חֵלֶק מהאורגניזמים הזעירים הן חיות המכונות 'תולעים נִימִיּוֹת', או 'נֵמָטוֹדוֹת', המהוות נדבך חשוב במיוחד בחיים בתוך האדמה. תולעים נימיות יכולות להיטיב עם צמחים, להזיק להם או להיות ניטרליוֹת עבורם. מדענים המכונים 'נֵמָטוֹלוֹגִים' חוקרים נמטודות, ומנסים להבין כיצד ניתן למנוע מהנמטודות ה'רעות' להסב נזק ליבולים חשובים, כמו גזרים. נמטולוגים ומדענים אחרים משתפים פעולה עם חקלאים, במטרה לפקֵּח על המזיקים הללו ולגדל יבולים בריאים.

אורגניזמים קטנים עלולים לגרום לבעיות גדולות מאוד

חֹפֶן אדמה מכיל אלפי חיות כה קטנות, שאנו זקוקים למיקרוסקופ כדי לראותן. קטנות ככל שיהיו, לחֵלֶק מהחיות הללו השפעה כְּלַל-עולמית על גידול מוצלח של יבולי מזון. נֵמָטוֹדוֹת (איור 1), הן תולעים נימיות זעירות שחיות באדמת הגינה, בשדות יבול ובטבע הפתוח. לצד מינֵי נמטודות המועילות לצמחים, אחרות הן אויבות של עולם הצומח. הנמטודות המסוכנות הללו ניזונות משורשי הצמחים, וכך, בסופו של דבר, מזיקות לצמחים ופוגעות באופן חמוּר בגדילתם. בשעה שהן ניזונות משורשי הצמחים, הנמטודות פוצעות אותם. פצעים אלה עלולים לחשוף את השורש לזיהום על ידי אורגניזמים מחוללי-מחלה אחרים המצויים באדמה [1]. נמטודות המזיקות לשורשי הצמחים מכונות לעיתים קרובות טַפִּילִים.

איור 1 - נמטודה מזן 'פְּרָטִילֵנְכּוּס' (Pratylenchus) ממין זכר, הניזונה משורשים.
  • איור 1 - נמטודה מזן 'פְּרָטִילֵנְכּוּס' (Pratylenchus) ממין זכר, הניזונה משורשים.
  • נמצאה בשורש של גזר. בהיבט קנה המידה: 100 מיקרוֹמטרים (μm) הם גודל הקטן פי 10 ממילימטר אחד. זה בערך עובי שערה אנושית אחת!

נמטודות אוכלות-צמחים: אִיּוּם לשורשי הגידולים

אנו אוכלים שורשים של צמחי-גינה מסוימים כמו גזרים, סְלָקִים, גזרים לבנים ותפוחי אדמה. נמטודות עלולות לפגוע ביבולי המזון החשובים הללו, ובסוגים רבים אחרים. לנמטודות יש חֵלֶק דְּמוּי-קַשִּׁית בפֶּה, אשר מזריק תערובת של אֶנְזִימִים אל תוך הצמח. האנזימים הללו מְפרקים את תאי הצמח לכדי 'מרק תאי-צמח'. לאחר שהתאים התפרקו, הנמטודות אוכלות את ה'מרק' הזה [2]. כאשר נמטודות ניזונות משורשי גזר במהלך השלבים המוקדמים בחיי הצמח, הן עלולות לגרום לצמח נזק חמוּר, ואפילו להביא למוֹתוֹ. כאשר סוגים מסוימים של נמטודות טפילוֹת ניזונות מגזרים ומגזרים לבנים בשלב מוקדם בעונת הגידול, הן כל כך מזיקות לשורשים, שחקלאים אינם יכולים למכור אותם. כשנמטודות מסוימות מזן 'פְּרָטִילֵנְכּוּס' (Pratylenchus) ניזונות מגזרים צעירים מאוד, הנזק לשורש הגזר גורם לגזרים לפתֵּח שורשים מפוצלים (איור 2). אם יש יותר מדי נמטודות טפילוֹת בקרקע, החקלאי עלול לאבד כמות גדולה של יבולים.

איור 2 - גזרים שניזוקו מנמטודות אוכלות-שורשים.
  • איור 2 - גזרים שניזוקו מנמטודות אוכלות-שורשים.
  • התוצאה היא פיצול של השורש הראשי.

נֵמָטוֹלוֹגִים הם מדענים שחוקרים נמטודות. הנמטולוגים החוקרים נמטודות טפילות-צמחים יכולים לשתף פעולה עם חקלאים, כדי לבחון את יעילוּת המוצרים שמסוגלים להרוג נמטודות מסוכנות. יחד, ביכולתם למצוא את הדרכים המיטביות להיאבק במזיקים אלו. קשה במיוחד להתמודד עם נמטודות שאוכלות ירקות שורש, כיוון שלעיתים אין באפשרות החקלאים לראות את התסמינים של מִרְבַּץ הנמטודות עד לסוף העונה, כאשר מוציאים את השורשים מהאדמה.

כיצד מאבחנים פשיטה של נמטודות?

בניגוד למזיקים שהם חרקים, לא ניתן לראות נמטודות ללא מיקרוסקופ. מסיבה זו, יש לערוך בדיקות מעבדה כדי לגלות פשיטות של נמטודות. אם חקלאי חושש שהיבול שלו נפגע מנמטודות טפילות-צמחים מזיקות, הוא יכול לשלוח דוגמית אדמה מהשׂדה שלו למעבדת נמטולוגיה. במעבדה, מערבבים את האדמה עם מים ומעבירים אותה דרך מִסְנֶנֶת רֶשֶׁת, בתהליך הדומה לניפוי קמח. המטרה היא להסיר גושים גדולים של חול או של פסולת אחרת מהאדמה, וללכוד רק את הנמטודות. לאחר כן, מעבירים את התערובת למבחנוֹת ומכניסים אותן לצֶנְטְרִיפוּגָה – מכונה גדולה שמסתובבת מהר מאוד במטרה לאסוף חלקיקים דחוסים יותר בתחתית המבחנות. הנמטודות צפות במים, בעוד שחלקיקי החול והבוץ הכבדים יותר שוקעים ונשארים בתחתית המבחנה. לאחר מכן, מוסיפים למבחנה תמיסת סוכר שגורמת לנמטודות לצוף לחלק העליון של המבחנה. אז, מדענים יכולים לאסוף את החיות הזעירות ולבחון אותן תחת מיקרוסקופ אור, כדי לזהות איזה זן של נמטודות נמצא בשדה של החקלאי. אך חלק מזני הנמטודות דומים מאוד לזנים אחרים, ולכן עולה הצורך לזהותם על ידי ניתוח הדנ''א שלהם.

כיצד חקלאים יכולים להתמודד עם נמטודות?

נמטולוגים ומדענים אחרים משתפים פעולה במטרה להתמודד עם הבעיות העומדות בפני החקלאים בכל הקשור לנמטודות. כיום, משתמשים בכימיקלים המכונים קוֹטלי נמטודות כדי לטפל בפשיטות שלהן. הכימיקלים הללו רעילים לנמטודות, אך עלולים להיות מסוכנים גם עבור האנשים שמפזרים אותם. נוסף על כך, התכשירים האלה יקרים. נמטולוגים חוקרים דרכים אחרות להתמודדות יעילה עם המזיקים הללו. ישנם סוגים של חיידקים ופטריות [3] המצויים באדמה, שיש להם תכונות של קוטלי נמטודות, כלומר, הם יכולים להרוג נמטודות או לְרַסְּנָן. חלקם התמחו בכך כל כך, שהם תוקפים רק את הנמטודות ה'רעות' [4]. במסגרת מחקרים רבּים שנערכים כיום, החוקרים מנסים לזהות את הזנים המועילים הללו ולגדלם. זאת במטרה לספּקם לשדות החקלאים ולצמצם את אוכלוסיית הנמטודות המזיקות הנמצאות באדמה. קוטלי הנמטודות הנחשקים ביותר יהיו אלו אשר מזיקים רק לנמטודות הטפילות לצמחים. זאת כדי להבטיח כי משאבי הקרקע ואורגניזמים זעירים אחרים המצויים באדמה והם מיטיבים, לא ייפגעו.

פטריות וחיידקים: מַפְתֵּחַ אפשרי למאבק בנמטודות טפילות-צמחים

נמטודות טפילות-צמחים החיות באדמה מסוכנות מאחר שהן עלולות להסב נזק לשורשי הצמחים. כמו כן הן עשויות לגרום לחקלאים לאבד כסף רב כיוון שאין ביכולתם למכור את יבוליהם. מסיבות אלה, חשוב למצוא דרכים יעילוֹת לטפל בנמטודות טפילות-הצמחים. באופן אידאלי, הטיפולים הללו צריכים להיות בטוחים לסביבה ולזנים אחרים שחיים באדמה, וכן חשוב שיהיו בהישג ידם של חקלאים, מבחינה כלכלית. זהו אתגר לא מבוטל עבור נמטולוגים, אך העתיד ורוד! המפתֵּח האפשרי לפתרון הבעיה הוא למצוא סוגים של פטריות אדמה או חיידקי-אדמה, שיכולים לְרַסֵּן את הנמטודות טפילות-הצמחים. ביכולתנו להיעזר בפטריות ובחיידקים הללו כדי לפתֵּח מוצרים חדשים שהם יעילים וידידותיים לסביבה, שישמשו את החקלאים. נוסף על כך השימוש בדנ''א של נמטודות לזיהוי הסוגים השונים של נמטודות-אדמה מסייע בקידום תחום הנמטולוגיה. לפעמים, מדע מולקולרי, כמו ניתוח דנ''א, עשוי להיות יקר. אולם, כאשר הם משתפים פעולה, מדענים יכולים לפתֵּח את הטכניקות המולקולריות באופן שיוזיל את התהליך עבור מדענים וחקלאים בעתיד. הטכניקות הללו יסללו את הדרך עבור צוותי נמטולוגים ושותפיהם המדענים, ויסייעו להם למצוא את הדרכים המיטביות לרסֵּן את המזיקים הללו, ולהשיג עליהם שליטה.

מילון מונחים

נֵמָטוֹדוֹת (Nematode): קבוצת חיות (מערכה: תולעים נימיות), בעלוֹת צורה דמוית-תולעת, ארוכה וגלילית. ניתן למצוא אותן בכל שבע היבשות (אפילו באנטרקטיקה!), כמו גם באוקיינוסים ובאגמים.

טפילים (Parasites): אורגניזמים המסתמכים על אורגניזמים מארחים אחרים, כדי לקחת מהם מזון וחומרי הזנה.

אֶנְזִימִים (Enzymes): מולקולות ביולוגיות המייצרות תגובות כימיות בתוך תאים.

נֵמָטוֹלוֹגִים (Nematologists): מדענים החוקרים נמטודות.

דנ''א (DNA): ההוראות הנדרשות להרכבַת תאים, מאוחסנות בכל אורגניזם.

קוטלי נמטודות (Nematicide): חומר או אורגניזם שהורג נמטודות ביעילוּת.

חיידקים (Bacteria): קבוצה של אורגניזמים שהם פְּרוֹקַרְיוֹטִים, כלומר שאין להם גרעין, והם בעלי תא אחד בלבד.

פטריות (Fungi): קבוצה של אורגניזמים שהם אֵיקַרְיוֹטִים, כלומר תאים שמכילים גרעין, הניזונים מחומר אורגני. קבוצה זו כוללת פטריות ושמרים שאנו אוכלים, כמו גם סוגים שונים של עובשים.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.


מקורות

[1] Shah, M. M., and Mahamood, M. 2017. Nematology: Concepts, Diagnosis and Control. BoD – Books on Demand.

[2] Zunke, U. 1990. Observations on the invasion and endoparasitic behavior of the root lesion nematode Pratylenchus penetrans. J. Nematol. 22:309–20.

[3] Poveda, J., Abril-Urias, P., and Escobar, C. 2020. Biological control of plant-parasitic nematodes by filamentous fungi inducers of resistance: Trichoderma, Mycorrhizal and Endophytic Fungi. Front. Microbiol. 11:992. doi: 10.3389/fmicb.2020.00992

[4] Topalović, O., Elhady, A., Hallmann, J., Richert-Pöggeler, K. R., and Heuer, H. 2019. Bacteria isolated from the cuticle of plant-parasitic nematodes attached to and antagonized the root-knot nematode Meloidogyne hapla. Sci. Rep. 9:11477. doi: 10.1038/s41598-019-47942-7