باحثون في سنغافورة يطورون إبر دقيقة قابلة للذوبان لتعزيز نمو النباتات وتقليل الأسمدة

كشف فريق بحثي من جامعة سنغافورة الوطنية عن تقنية مبتكرة تهدف إلى تحسين نمو النباتات وتقليل الاعتماد على الأسمدة التقليدية، تعتمد على إبر دقيقة قابلة للذوبان توصل المواد الحيوية مباشرة إلى أنسجة النبات، فيما وصفها الفريق بأنها أداة «سحرية» للزراعة الحديثة، وفقًا لما نشره موقع New Atlas.

وتم نشر الدراسة في دورية Advanced Functional Materials تحت عنوان: «توصيل الأسمدة الحيوية باستخدام الإبر الدقيقة يحسن نمو النبات من خلال هندسة الميكروبيوم».

من الطب إلى الزراعة
استلهم الباحثون الفكرة من آليات الجسم البشري في هجرة الميكروبات واستخدام الحقن الطبية، حيث يتم توصيل الميكروبات المفيدة مباشرة إلى أوراق أو سيقان النبات بدلًا من إضافتها للتربة، ما يسمح لها بالوصول إلى الجذور بكفاءة أعلى وتقليل تأثير ظروف التربة غير الملائمة.

آلية عمل الإبر الدقيقة
ابتكر الفريق رقعًا صغيرة (1 سم²) مصنوعة من بولي فينيل كحول قابل للتحلل الحيوي، تحتوي على إبر دقيقة بطول 140 ميكرومتر للأوراق و430 ميكرومتر للسيقان، مدمجة بميكروبات محفزة لنمو النبات (PGPR) من أنواع Streptomyces وAgromyces-Bacillus.
عند وضع الرقعة على النبات، تخترق الإبر الأنسجة دون إحداث ضرر وتذوب خلال نحو 60 ثانية، لتطلق الميكروبات مباشرة داخل النبات.

نتائج واعدة في البيوت الزجاجية
أظهرت التجارب على الكرنب والخضراوات الصينية تحسنًا واضحًا في طول النبات، مساحة الأوراق، وكتلة السيقان، مع تقليل كمية الأسمدة الحيوية المستخدمة بنسبة تصل إلى 15%، ما يقلل الهدر والأضرار البيئية الناتجة عن الأسمدة التقليدية.

طباعة ثلاثية الأبعاد وتخزين آمن
يمكن تصنيع الرقع باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، مع إمكانية تخزين الميكروبات داخلها لمدة تصل إلى 4 أسابيع دون فقدان الفاعلية، ما يجعل التقنية مناسبة للاستخدام الواسع حتى في المحاصيل عالية القيمة.

مستقبل الزراعة الذكية
يخطط الفريق لدمج الإبر الدقيقة مع الروبوتات والأنظمة الآلية لتطبيقها في المزارع الكبيرة، والمزارع الرأسية والحضرية، إضافة إلى توسيع التجارب لتشمل محاصيل مثل الفراولة، ودراسة انتقال الميكروبات من الأوراق إلى الجذور بشكل أكثر كفاءة.

يمثل هذا الابتكار نقلة نوعية في الزراعة المستدامة، من خلال تقنيات دقيقة تقلل الهدر، تحسن الإنتاج، وتجمع بين الطب والزراعة، ما قد يغير طريقة تغذية النباتات حول العالم.