
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,620,185 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,210,904 |
جداسازی و شناسایی باکتریهای فیلوسفر ذرت و تعیین ویژگی های محرک رشدی گیاه آنها | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
دوره 10، شماره 2، شهریور 1399، صفحه 47-67 اصل مقاله (658.87 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2020.17475.1921 | ||
نویسندگان | ||
وحیداله جهاندیده مهجن آبادی1؛ مژگان سپهری* 2؛ هادی اسدی رحمانی3؛ مهدی زارعی4؛ عبدالمجید رونقی5؛ سید محسن تقوی6 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه علوم خاک، دانشگاه شیراز | ||
2استادیار ، گروه علوم خاک، دانشگاه شیراز، | ||
3استاد مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی | ||
4دانشیار،گروه علوم خاک، دانشگاه شیراز، | ||
5استاد، گروه علوم خاک، دانشگاه شیراز | ||
6استاد، گروه گیاهپزشکی، دانشگاه شیراز | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: باکتریهای افزایش دهنده رشد گیاه ساکن در فیلوسفر گیاهان مختلف ابزاری برای استفاده کارآمدتر از باکتریها به عنوان منبعی برای تولید کودهای زیستی را فراهم میکند. استفاده از فنآوریهای مولکولی منجر به پژوهش عمیق در مورد ریزجانداران فیلوسفری میشود و ممکن است راههای جدیدی را برای توسعه و اعتباردهی عملیات کشاورزی مدرن فراهم نموده و سبب افزایش چشمگیر بهرهوری شود. هدف از این پژوهش بررسی ویژگیهای محرک رشد باکتریهای جدا شده از فیلوسفر ذرت (Zea mays L.) رشد یافته در مناطق مختلف جغرافیایی کشور (ایران) و شناسایی مولکولی آنها با روش توالییابی ژن 16Sr RNA بود. مواد و روشها: در شهریور سال 1395، 116 نمونه برگ سالم بالغ از مزارع ذرت واقع در 6 استان ایران (البرز، تهران، خراسان رضوی، خوزستان، فارس و قزوین) جمعآوری و سپس باکتریهای فیلوسفری از آنها جداسازی شدند. ویژگیهای محرک رشد باکتریها از جمله، تولید ایندول استیک اسید (Indole-3 Acetic acid, IAA)، انحلال فسفات آلی نامحلول، تولید سیدروفور، تولید پلیساکاریدهای برونسلولی (Exopolysaccharides, EPS) و نیز فعالیت آنزیم نیتروژناز با استفاده از روشهای استاندارد اندازه گیری شدند. سویههای برتر بر اساس روش توالییابی ژن 16Sr RNA در حد گونه شناسایی شدند. یافتهها: 10 سویه از 242 باکتری جداسازی شده از فیلوسفر ذرت براساس ویژگیهای محرک رشد آنها انتخاب شدند. همه سویههای انتخابی دارای فعالیت آنزیم نیتروژناز، انحلال فسفات آلی و قابلیت تولید IAA و EPS بودند. بیشترین فعالیت آنزیم نیتروژناز (31/70nM ml-1 h-1 ) و انحلال فسفات آلی (05/75 g l-1) در سویه THE15 مشاهده شد، اگرچه کمترین مقدار این ویژگیها به ترتیب متعلق به سویههای KHO57 (55/5 nM ml-1 h-1) و KHO51 (90/15 g l-1) بودند. سویههای QAZ26 و TEH15 دارای بیشترین مقدار IAA (به ترتیب 56/31 و 00/30 μg ml-1) بودند و سویه ALB32 کمترین مقدار IAA (50/4 μg ml-1) را تولید کرد. تولید EPS بهوسیله سویهها بین 805/1-120/0 g l-1 متغیر بود. در میان سویههای بررسی شده، تنها KUU32، KHU53، ALB32 و QAZ26 توانستند سیدروفور تولید کنند. توالییابی 16S rRNA نشان داد که 10 سویه متعلق به جنسهای Bacillus، Microbacterium، Pseudarthrobacter، Pseudomonas، Stenotrophomonas، Enterobacter و Kocuria هستند. Bacillus با 4 گونه مختلف (شامل Bacillus subtilis، Bacillus megaterium، Bacillus paralicheniformis و Bacillus pumilus) غالبترین جنس بود. نتیجهگیری: بر اساس نتایج این پژوهش باسیلوس غالبترین جنس باکتریهای افزایش دهنده رشد در فیلوسفر ذرت بود. از میان باکتریهای جداسازی شده، TEH15 Enterobacter hormaechei توانایی بالایی در فعالیت آنزیم نیتروژناز، تولید ایندول استیک اسید و انحلال فسفات آلی داشت. بنابراین این سویه شایسته پژوهش بیشتر در بررسیهای میدانی (مطالعات گلخانهای و مزرعهای) کشت ذرت و گیاهان همخانواده ذرت است. | ||
کلیدواژهها | ||
میکروبیوم فیلوسفر؛ ویژگیهای افزایش دهنده رشد گیاه؛ 16S rRNATEH15 Enterobacter hormaechei | ||
مراجع | ||
1.Abril, A.B., Torres, P.A., and Bucher, E.H. 2005. The importance of phyllosphere microbial populations in nitrogen cycling in the Chaco semi-arid woodland. J. Trop. Ecol. 21: 103-107.
2.Adesemoye, A.O., Torbert, H.A., and Kloepper, J.W. 2009. Plant growth-promoting rhizobacteria allow reduced application rates of chemical fertilizers. Microbial Ecology. 58: 921-929.
3.Ahmed, E., and Holmström, S.J. 2014. Siderophores in environmental research: roles and applications. Microbial Biotechnology. 7: 196-208.
4.Alexander, D., and Zuberer, D. 1991. Use of chrome azurol S reagents to evaluate siderophore production by rhizosphere bacteria. Biology and Fertility of Soils. 12: 39-45.
5.Ali, N., Sorkhoh, N., Salamah, S., Eliyas, M., and Radwan, S. 2012. The potential of epiphytic hydrocarbon-utilizing bacteria on legume leaves for attenuation of atmospheric hydrocarbon pollutants.J. Environ. Manage. 93: 113-20.
6.Batool, F., Rehman, Y., and Hasnain, S. 2016. Phylloplane associated plant bacteria of commercially superior wheat varieties exhibit superior plant growth promoting abilities. Frontiers in Life Science. 9: 313-322.
7.Bokulich, N.A., Thorngate, J.H., Richardson, P.M., and Mills D.A. 2014. Microbial biogeography of wine grapes is conditioned by cultivar, vintage, and climate. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111: E139-E48.
8.Chaudhary, D., Kumar, R., Sihag, K.,and Kumari, A. 2017. Phyllospheric microflora and its impact on plant growth: A review. Agricultural Reviews. 38: 51-59.
9.Delmotte, N., Knief, C., Chaffron, S., Innerebner, G., Roschitzki, B., Schlapbach, R., and Vorholt, J.A. 2009. Community proteogenomics reveals insights into the physiology of phyllosphere bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106: 16428-16433.
10.Esitken, A., Yildiz, H.E., Ercisli, S., Donmez, M.F., Turan, M., and Gunes, A. 2010. Effects of plant growth promoting bacteria (PGPB) on yield, growth and nutrient contents of organically grown strawberry. Scientia Horticulturae. 124: 62-66.
11.Farnsworth, R., Romney, E., and Wallace, A. 1977. Nitrogen fixation by microfloral-higher plant associations in arid to semiarid environments. P 17-19, In: N.E. West and J.J. Skujins (eds), Nitrogen in desert ecosystems. Dowden Hutchinson & Ross, Stroudburg, Pennsylvania, USA.
12.Ferreira, C.M., Vilas-Boas, Â., Sousa, C.A., Soares, H.M., and Soares, E.V. 2019. Comparison of five bacterial strains producing siderophores with ability to chelate iron under alkaline conditions. AMB Express. 9: 78.
13.Finkel, O.M., Burch, A.Y., Lindow, S.E., Post, A.F., and Belkin, S. 2011. Phyllosphere microbial communities of a salt-excreting desert tree: geographical location determines population structure. Applied and Environmental Microbiology. 77: 7647-7655.
14.Finkel, O.M., Castrillo, G., Paredes, S.H., González, I.S., and Dangl, J.L. 2017. Understanding and exploiting plant beneficial microbes. Current Opinion in Plant. 38: 155-163.
15.Giri, S., and Pati, B. 2004. A comparative study on phyllosphere nitrogen fixation by newly isolated Corynebacterium sp. & Flavobacterium sp. and their potentialities as biofertilizer. Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica. 51: 47-56.
16.Gordon, S.A., and Weber, R.P. 1951. Colorimetric estimation of indoleacetic acid. Plant Physiology. 26: 192-195.
17.Hirano, S.S., and Upper, C.D. 2000. Bacteria in the leaf ecosystem with emphasis on Pseudomonas syringae-a pathogen, ice nucleus, and epiphyte. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 64: 624-653.
18.Holland, M. 2011. Nitrogen: give and take from phylloplane microbes.P 215-30, In: J.C. Ploaccoand and C.D. Todd (eds), Ecological aspects of nitrogen metabolismin plants. Wiley-Blackwell, London.
19.Hungria, M., Campo, R.J., Souza, E.M., and Pedrosa, F.O. 2010. Inoculation with selected strains of Azospirillum brasilense and A. lipoferum improves yields of maize and wheat in Brazil. Plant and Soil. 331: 413-425.
20.Hungria, M., Nogueira, M.A., and Araujo, R.S. 2013. Co-inoculation of soybeans and common beans with rhizobia and azospirilla: strategies to improve sustainability. Biology and Fertility of Soils. 49: 791-801.
21.Jiang, H., Dong, H., Zhang, G., Yu, B., Chapman, L.R., and Fields, M.W. 2006. Microbial diversity in water and sediment of Lake Chaka, an athalassohaline lake in northwestern China. Applied and Environmental Microbiology. 72: 3832-3845.
22.Jones, K. 1970. Nitrogen fixation in the phyllosphere of the Douglas fir, Pseudotsuga douglasii. Annals of Botany. 34: 239-244.
23.Knief, C., Delmotte, N., Chaffron, S., Stark, M., Innerebner, G., Wassmann, R., Wassmann, R., von Mering, C., and Vorholt, J.A. 2012. Metaproteogenomic analysis of microbial communities in the phyllosphere and rhizosphere of rice. ISME J. 6: 1378-1390.
24.Li, Y., Wu, X., Wang, W., Wang, M., Zhao, C., Chen, T., Liu, G., Zhang, W., Li, S., Zhou, H., Wu, M., Yang, R., and Zhang, G. 2019. Microbial taxonomical composition in spruce phyllosphere, but not community functional structure, varies by geographical location. PeerJ. 7:e7376.
25.Lindow, S.E., and Brandl, M.T.2003. Microbiology of the phyllosphere. Applied and Environmental Microbiology. 69: 1875-1883.
26.Madhaiyan, M., Poonguzhali, S., Lee, H., Hari, K., Sundaram, S., and Sa, T. 2005. Pink-pigmented facultative methylotrophic bacteria accelerate germination, growth and yield of sugarcane clone Co86032 (Saccharum officinarum L.). Biology and Fertility of Soils. 41: 350-358.
27.Maignien, L., DeForce, E.A., Chafee, M.E., Eren, A.M., and Simmons, S.L. 2014. Ecological succession and stochastic variation in the assembly of Arabidopsis thaliana phyllosphere communities. MBio. 5:e00682-e13.
28.Meena, V.S., Maurya, B.R., Meena, S.K., Meena, R.K., Kumar, A., Verma, J.P., and Singh, N.P. 2016. Can Bacillus species enhance nutrient availability in agricultural soils? P 367-95, In: M. Islam, M. Rahman, P. Pandey, C. Jha and A. Aeron (eds), Bacilli and agrobiotechnology, Springer. Cham, Switzerland.
29.Mehta, S., and Nautiyal, C.S. 2001. An efficient method for qualitative screening of phosphate-solubilizing bacteria. Current Microbiology. 43: 51-56.
30.Moraine, R., and Rogovin, P. 1966. Kinetics of polysaccharide B‐1459 fermentation. Biotechnology and Bioengineering. 8: 511-524.
31.Müller, T., and Ruppel, S. 2014. Progress in cultivation-independent phyllosphere microbiology. FEMS Microbiology Ecology. 87: 2-17.
32.Mwajita, M.R, Murage, H., Tani,A., and Kahangi, E.M. 2013. Evaluation of rhizosphere, rhizoplane and phyllosphere bacteria and fungi isolated from rice in Kenya for plant growth promoters. SpringerPlus. 2: 606.
33.Parasuraman, P., Pattnaik, S., and Busi, S. 2019. Phyllosphere microbiome: functional importance in sustainable agriculture. P 135-48, In: J.S. Singh and D.P. Singh (eds), New and future developments in microbial biotechnology and bioengineering, Elsevier.
34.Pariona-Llanos, R., de Santi Ferrara, F.I., Gonzales, H.H.S., and Barbosa, H.R. 2010. Influence of organic fertilization on the number of culturable diazotrophic endophytic bacteria isolated from sugarcane. Europ. J. Soil Biol. 46: 387-393.
35.Parsek, M.R., and Fuqua, C. 2004. Biofilms 2003: emerging themes and challenges in studies of surface-associated microbial life. J. Bacteriol. 186: 4427-4440.
36.Puente, M.E., and Bashan, Y. 1994. The desert epiphyte Tillandsia recurvata harbours the nitrogen-fixing bacterium Pseudomonas stutzeri. Can. J. Bot.72: 406-408.
37.Rennie, R. 1981. A single medium for the isolation of acetylene-reducing (dinitrogen-fixing) bacteria from soils. Can. J. Microbiol. 27: 8-14.
38.Rossmann, M., Sarango-Flores, S.W., Chiaramonte, J.B., Kmit, M.C.P., and Mendes, R. 2017. Plant microbiome: composition and functions in plant compartments. P 7-20, In: V. Pylro and L. Roesch (eds), The brazilian microbiome, Springer.
39.Ryu, J., Madhaiyan, M., Poonguzhali, S., Yim, W., Indiragandhi, P., Kim, K., Anandham, J., Yun, J., Kim, K.H., and Sa, T. 2006. Plant growth substances produced by Methylobacterium spp. and their effect on tomato (Lycopersicon esculentum L.) and red pepper (Capsicum annuum L.) growth. J. Microbiol. Biotechnol. 16: 1622-1628.
40.Sharma, S., Chandra, S., Kumar, A., Bindraban, P., Saxena, A.K., Pande, V., and Pandey, R. 2019. Foliar application of iron fortified bacteriosiderophore improves growth and grain Fe concentration in wheat and soybean. Ind. J. Microbiol. 59: 344-350.
41.Sperber, J.I. 1958. The incidence of apatite-solubilizing organisms in the rhizosphere and soil. Austr. J. Agric. Res. 9: 778-781.
42.Tamura, K., Dudley, J., Nei, M. and Kumar, S. 2007. MEGA4: molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution. 24: 1596-1599.
43.Thapa, S., Prasanna, R., Ranjan, K., Velmourougane, K., and Ramakrishnan, B. 2017. Nutrients and host attributes modulate the abundance and functional traits of phyllosphere microbiome in rice. Microbiological Research.204: 55-64.
44.Toyota, K. 2015. Bacillus-related spore formers: attractive agents for plant growth promotion. Environmental Microbiology. 30: 205-207.
45.Vorholt, J.A. 2012. Microbial life in the phyllosphere. Nature Reviews Microbiology. 10: 828-840.
46.Wahyudi, A.T., Astuti, R.P., Widyawati. A., Meryandini, A., and Nawangsih, A.A. 2011. Characterization of Bacillus sp. strains isolated from rhizosphere of soybean plants for their use as potential plant growth for promoting rhizobacteria. J. Microbiol. Antimicrobial. 3: 34-40.
47.Wartiainen, I., Eriksson, T., Zheng, W., and Rasmussen, U. 2008. Variation in the active diazotrophic community in rice paddy-nifH PCR-DGGE analysis of rhizosphere and bulk soil. Applied Soil Ecology. 39: 65-75.
48.Whipps, J., Hand, P., Pink, D., and Bending, G.D. 2008. Phyllosphere microbiology with special reference to diversity and plant genotype. J. Appl. Microbiol. 105: 1744-1755.
49.Zhou, Y., Qiao, X., Li, W.J., Xu, J., Wang, W., and Chen, X. 2011. Phyllosphere bacterial communities associated with the degradation of acetamiprid in Phaseolus vulgaris. J. Biotechnol. 10: 3809-3817. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 827 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 546 |