
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,605,027 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,198,537 |
جداسازی و بررسی ویژگیهای اکتینوباکتریهای محرک رشد گیاه متحمل به شوری از ریزوسفر گیاهان زراعی | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
مقاله 6، دوره 14، شماره 3، مهر 1403، صفحه 121-142 اصل مقاله (891.8 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2024.22590.2160 | ||
نویسندگان | ||
پوریا پزشک نژاد1؛ رضا قربانی نصرآبادی* 2؛ حسن اعتصامی3؛ فرهاد خرمالی4 | ||
1دانشجوی کارشناسیارشد ، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
2دانشیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
3دانشیار ، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه تهران، تهران، ایران. | ||
4استاد، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف : در چند دهه گذشته، شوری خاک تولید محصولات کشاورزی جهان را بیش از ۵۰ درصد کاهش داده است. این مشکل به عنوان یکی از موانع اصلی برای بهرهوری محصولات در مناطق خشک و نیمهخشک در نظر گرفته شده است. تنش شوری با تغییر در فشار اسمزی و سمیت یونی بر رشد گیاهان تأثیر گذاشته و تنوع زیستی خاک را مختل میکند. اکتینوباکتریهای متحمل به شوری میتوانند تنشهای غیرزیستی مانند شوری و خشکی را کاهش داده و ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را بهبود ببخشند. اکتینوباکتریهای محرک رشد گیاه باعث افزایش دسترسی مواد مغذی، بهبود رشد و کنترل عوامل بیماریزا در گیاهان میشوند. این پژوهش باهدف جداسازی و غربالگری جدایههای اکتینوباکتری متحمل به شوری از ریزوسفر گیاهان زراعی و سنجش توان حلکنندگی سیلیکات و برخی دیگر از سازوکارهای محرک رشدی آنها انجام شد. مواد و روشها: اکتینویاکتری محرک رشد گیاه از ریزوسفر گیاهان زراعی ذرت، گوجهفرنگی، سویا، کنجد جداسازی و غربالگری شدند. بهمنظور بررسی میزان تحمل به شوری، تمام جدایهها در محیط کشت با سطوح مختلف شوری ناشی از کلرید سدیم مورد ارزیابی قرار گرفتند. جدایههای اکتینوباکتری با توانایی رشد در محیط حاوی 1 مولار کلریدسدیم انتخاب و سپس خصوصیات محرک رشدی جدایهها شامل: توانایی تولید ترکیبات ایندولی، انحلال فسفات معدنی، انحلال سیلیکات معدنی، تولید سیدروفور، تولید آمونیاک، و آنزیمهای هیدرولیتیک شامل سلولاز و پروتئاز بررسی شد. یافتهها: تعداد 67 جدایه اکتینوباکتری از ریزوسفر گیاهان ذکر شده، جداسازی شد.تمام جدایهها قادر به رشد در محیط کشت حاوی 2/0 مولار کلرید سدیم بودند. 80 درصد جدایهها در محیط کشت حاوی 5/0 مولار، 8/32 درصد در محیط کشت حاوی 1 مولار، 9/23 درصد در محیط کشت حاوی 5/1 مولار و یک جدایه در محیط کشت حاوی 2 مولار کلرید سدیم قادر به رشد بودند. تمام جدایههای اکتینوباکتری دارای توان تولید ترکیبات ایندولی بودند که بیشترین میزان تولید مربوط به جدایه GP12 بود . تعداد ۲۰ جدایه توانمندی انحلال فسفات معدنی را داشتند و جدایه GP64 با 8/187 میلیگرم در لیتر بیشترین میزان انحلال را داشت. 6 جدایه دارای توانایی انحلال سیلیکات معدنی در محیط جامد بودند که در اندازهگیری کمی جدایه GP32 بیشترین میزان انحلال سیلیکات معدنی با 79/122 میلیگرم در لیتر را داشت. تعداد 14 جدایه دارای توانایی تولید سیدروفور بودند و جدایه GP67 بیشترین میزان تولید سیدروفور را نشان داد. جدایههای GP20، GP67، GP91 دارای توانایی آمونیفیکاسیون بیشتری از نظر کیفی نسبت به سایر جدایهها بودند. بررسی تولید آنزیمهای هیدرولیتیک نشان داد که 11 جدایه توانایی تولید آنزیم سلولاز و 3 جدایه توانایی تولید آنزیم پروتئاز داشتند. نتیجهگیری: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که جدایههای اکتینوباکتری قادر به رشد در محیط کشت با غلظت بالای شوری و دارای چندین خصوصیت محرک رشد گیاهی هستند. برای بررسی توانمندی و کارایی جدایهها، بهرهگیری از آنها برای بهبود رشد و جذب عناصر غذایی گیاه در شرایط گلدانی و مزرعهای ضروری است. | ||
کلیدواژهها | ||
اکتینوباکتری؛ انحلال فسفات؛ تنش شوری؛ انحلال سیلیکات؛ سیدروفور | ||
مراجع | ||
1.Etesami, H., & Glick, B. R. (2020). Halotolerant plant growth–promoting bacteria: Prospects for alleviating salinity stress in plants. Environmental and Experimental Botany, 178, 104124. doi:10.1016/j.envexpbot.2020.104124.
2.Saiz-Rubio, V., & Rovira-Más, F. (2020). From Smart Farming towards Agriculture 5.0: A Review on Crop Data Management. Agronomy, 10(2), Article 2. doi:10.3390/agronomy10020207.
3.Dewi, E. S., Abdulai, I., Bracho-Mujica, G., & Rötter, R. P. (2022). Salinity constraints for small-scale agriculture and impact on adaptation in North Aceh, Indonesia. Agronomy, 12(2), Article 2. doi:10.3390/agronomy12020341.
4.Yang, C., Lv, D., Jiang, S., Lin, H., Sun, J., Li, K., & Sun, J. (2021). Soil salinity regulation of soil microbial carbon metabolic function in the Yellow River Delta, China. Science of The Total Environment, 790, 148258. doi:10.1016/ j.scitotenv.2021.148258.
5.Olaniyan, O. T., & Adetunji, C. O. (2021). Biochemical role of beneficial microorganisms: An overview on recent development in environmental and agro science. In C. O. Adetunji, D. G. Panpatte, & Y. K. Jhala (Eds.), Microbial Rejuvenation of Polluted Environment: Volume 3 (pp. 21-33). Springer. doi:10.1007/978-981-15-7459-7_2.
6.Verma, Dr. P., Yadav, A. N., Kazy, S., Saxena, A., & Suman, A. (2014). Evaluating the diversity and phylogeny of plant growth promoting bacteria associated with wheat (Triticum aestivum) growing in central zone of India. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3, 432-447.
7.Kaari, M., Manikkam, R., Annamalai, K. K., & Joseph, J. (2023). Actinobacteria as a source of biofertilizer/biocontrol agents for bio-organic agriculture. Journal of Applied Microbiology, 134(2), lxac047. doi:10.1093/jambio/lxac047.
8.Singh, R., & Dubey, A. K. (2018). Diversity and applications of endophytic actinobacteria of plants in special and other ecological niches. Frontiers in Microbiology, 9. doi:10.3389/fmicb. 2018.01767.
9.Sharma, P., Aswini, K., Sai Prasad, J., Kumar, N., Pathak, D., Gond, S., Venkadasamy, G., & Suman, A. (2023). Characterization of actinobacteria from wheat seeds for plant growth promoting traits and protection against fungal pathogens. Journal of Basic Microbiology, 63(3-4), 439-453. doi:10.1002/jobm. 202200259.
10.Sathya, A., Vijayabharathi, R., & Gopalakrishnan, S. (2017). Plant growth-promoting actinobacteria: A new strategy for enhancing sustainable production and protection of grain legumes. 3 Biotech, 7(2), 102. doi:10.1007/s13205-017-0736-3.
11.Mahmood, A., Kataoka, R., Turgay, O. C., & Yaprak, A. E. (2019). Halophytic microbiome in ameliorating the stress. In M. Hasanuzzaman, K. Nahar, & M. Öztürk (Eds.), Ecophysiology, Abiotic Stress Responses and Utilization of Halophytes (pp. 171-194). Springer. doi:10.1007/978-981-13-3762-8_8.
12.Fang, B. Z., Salam, N., Han, M. X., Jiao, J. Y., Cheng, J., Wei, D. Q., Xiao, M., & Li, W. J. (2017). Insights on the effects of heat pretreatment, pH, and calcium salts on isolation of rare actinobacteria from Karstic Caves. Frontiers in Microbiology, 8. doi:10.3389/fmicb. 2017.01535.
13.Wahyudi, A., Priyanto, J., Afrista, R., Kurniati, D., & Astuti, R. (2019). plant growth promoting activity of actinomycetes isolated from soybean rhizosphere. OnLine Journal of Biological Sciences, 19, 1-8. doi:10. 3844/ojbsci.2019.1.8.
14.Djebaili, R., Pellegrini, M., Rossi, M., Forni, C., Smati, M., Del Gallo, M., & Kitouni, M. (2021). Characterization of plant growth-promoting traits and inoculation effects on Triticum durum of actinomycetes isolates under salt stress conditions. Soil Systems, 5(2), Article 2. doi:10.3390/soilsystems5020026.
15.Gordon, S. A., & Weber, R. P. (1951). Colorimetric estimation of indole acetic acid. Plant Physiology, 26(1), 192–195. doi:10.1104/pp.26.1.192.
16.Hanson, W. C. (1950). The photometric determination of phosphorus in fertilizers using the phosphovanado-molybdate complex. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1(6), 172-173. doi:10.1002/jsfa.27400 10604.
17.Sukumar, K., Swarnabala, G., & Gangatharan, M. (2023). Experimental studies on isolation and characterization of silicate solubilizing Bacillus tequilensis SKSSB09. Journal of Applied Biology and Biotechnology, 11(4), 135-140. doi:10.7324/JABB. 2023.119115.
18.Arora, N. K., & Verma, M. (2017). Modified microplate method for rapid and efficient estimation of siderophore produced by bacteria. 3 Biotech, 7(6), 381. doi:10.1007/s13205-017-1008-y.
19.Miller, D. N., Bryant, J. E., Madsen, E. L., & Ghiorse, W. C. (1999). Evaluation and optimization of DNA extraction and purification procedures for soil and sediment samples. Applied and Environmental Microbiology, 65(11), 4715–4724. doi:10.1128/AEM. 65.11.4715-4724.1999.
20.Li, L., Mohamad, O. A. A., Ma, J., Friel, A. D., Su, Y., Wang, Y., Musa, Z., Liu, Y., Hedlund, B. P., & Li, W. (2018). Synergistic plant–microbe interactions between endophytic bacterial communities and the medicinal plant Glycyrrhiza uralensis F. Antonie van Leeuwenhoek, 111(10), 1735-1748. doi:10.1007/s10482- 018-1062-4.
21.Mohamad, O. A. A., Liu, Y. H., Li, L., Ma, J. B., Huang, Y., Gao, L., Fang, B. Z., Wang, S., El-Baz, A. F., Jiang, H. C., & Li, W. J. (2022). Synergistic plant-microbe interactions between endophytic actinobacteria and their role in plant growth promotion and biological control of cotton under salt stress. Microorganisms, 10(5), Article 5. doi:10.3390/microorganisms10050867.
22.Subramani, R., & Aalbersberg, W. (2013). Culturable rare actinomycetes: Diversity, isolation and marine natural product discovery. Applied Microbiology and Biotechnology, 97(21), 9291-9321. doi:10.1007/s00253-013-5229-7.
23.Vo, Q. A. T., Ballard, R. A., Barnett, S. J., & Franco, C. M. M. (2021). Isolation and characterisation of endophytic actinobacteria and their effect on the growth and nodulation of chickpea (Cicer arietinum). Plant and Soil, 466(1), 357-371. doi:10.1007/s 11104-021-05008-6.
24.Mathew, B. T., Torky, Y., Amin, A., Mourad, A. H. I., Ayyash, M. M., El-Keblawy, A., Hilal-Alnaqbi, A., AbuQamar, S. F., & El-Tarabily, K. A. (2020). Halotolerant marine rhizosphere- competent actinobacteria promote Salicornia bigelovii growth and seed production using seawater irrigation. Frontiers in Microbiology, 11. doi:10. 3389/fmicb.2020.00552.
25.Mao, X., Yang, Y., Guan, P., Geng, L., Ma, L., Di, H., Liu, W., & Li, B. (2022). Remediation of organic amendments on soil salinization: Focusing on the relationship between soil salts and microbial communities. Ecotoxicology and Environmental Safety, 239, 113616. doi:10.1016/j.ecoenv.2022.113616.
26.Gao, Y., Han, Y., Li, X., Li, M., Wang, C., Li, Z., Wang, Y., & Wang, W. (2022). A Salt-tolerant D2-8 from rhizosphere soil of augments soybean tolerance to soda saline-alkali Stress. Polish Journal of Microbiology, 71(1), 43-53. https://doi.org/10.33073/ pjm-2022-006.
27.Nazari, M. T., Schommer, V. A., Braun, J. C. A., dos Santos, L. F., Lopes, S. T., Simon, V., Machado, B. S., Ferrari, V., Colla, L. M., & Piccin, J. S. (2023). Using Streptomyces spp. as plant growth promoters and biocontrol agents. Rhizosphere, 27, 100741. doi:10.1016/ j.rhisph.2023.100741.
28.Guignard, M. S., Leitch, A. R., Acquisti, C., Eizaguirre, C., Elser, J. J., Hessen, D. O., Jeyasingh, P. D., Neiman, M., Richardson, A. E., Soltis, P. S., Soltis, D. E., Stevens, C. J., Trimmer, M., Weider, L. J., Woodward, G., & Leitch, I. J. (2017). Impacts of nitrogen and phosphorus: From genomes to natural ecosystems and agriculture. Frontiers in Ecology and Evolution, 5. doi:10.3389/ fevo.2017.00070.
29.Timofeeva, A., Galyamova, M., & Sedykh, S. (2022). Prospects for using phosphate-solubilizing microorganisms as natural fertilizers in agriculture. Plants, 11(16), Article 16. doi:10.3390/ plants11162119.
30.Yadav, A. N., Sharma, D., Gulati, S., Singh, S., Dey, R., Pal, K. K., Kaushik, R., & Saxena, A. K. (2015). Haloarchaea endowed with phosphorus solubilization attribute implicated in phosphorus cycle. Scientific Reports, 5(1), 12293. doi:10.1038/srep12293.
31.Ghorbani Nasrabadi, R., Greiner, R., Mayer-miebach, E., & Menezes-Blackburn, D. (2023). Phosphate solubilizing and phytate degrading Streptomyces isolates stimulate the growth and P accumulation of maize (Zea mays) fertilized with different phosphorus sources. Geomicrobiology Journal, 40(4), 325-336. doi:10.1080/ 01490451.2023.2168799.
32.Jog, R., Nareshkumar, G., & Rajkumar, S. (2012). Plant growth promoting potential and soil enzyme production of the most abundant Streptomyces spp. from wheat rhizosphere. Journal of Applied Microbiology, 113(5), 1154-1164. doi:10.1111/j.1365-2672.2012.05417.x.
33.Nandimath, A. P., Karad, D. D., Gupta, S. G., & Kharat, A. S. (2017). Consortium inoculum of five thermo-tolerant phosphate solubilizing actinomycetes for multipurpose biofertilizer preparation. Iranian Journal of Microbiology, 9(5), 295-304.
34.Etesami, H., & Glick, B. R. (2024). Bacterial indole-3-acetic acid: A key regulator for plant growth, plant-microbe interactions, and agricultural adaptive resilience. Microbiological Research, 281, 127602. doi:10.1016/j. micres.2024.127602.
35.Abdallah, M. E., Haroun, S. A., Gomah, A. A., El-Naggar, N. E., & Badr, H. H. (2013). Application of actinomycetes as biocontrol agents in the management of onion bacterial rot diseases. Archives of Phytopathology and Plant Protection, 46(15), 1797-1808. doi:10.1080/03235 408. 2013.778451.
36.Ganesh, J., Hewitt, K., Devkota, A. R., Wilson, T., & Kaundal, A. (2024). IAA-producing plant growth promoting rhizobacteria from Ceanothus velutinus enhance cutting propagation efficiency and Arabidopsis biomass. Frontiers in Plant Science, 15. doi:10.3389/fpls. 2024.1374877.
37.Kaushal, M., & Wani, S. P. (2016). Plant-growth-promoting rhizobacteria: Drought stress alleviators to ameliorate crop production in drylands. Annals of Microbiology, 66(1), 35-42. doi:10. 1007/s13213-015-1112-3.
38.Khan, A., Singh, P., & Srivastava, A. (2018). Synthesis, nature and utility of universal iron chelator – Siderophore: A review. Microbiological Research, 212-213, 103-111. doi:10.1016/j.micres. 2017.10.012.
39.Zhu, Y. X., Gong, H. J., & Yin, J. L. (2019). Role of silicon in mediating salt tolerance in plants: A review. Plants, 8(6), Article 6. doi:10.3390/plants 8060147.
40.Cruz, J. A., Tubana, B. S., Fultz, L. M., Dalen, M. S., & Ham, J. H. (2022). Identification and profiling of silicate-solubilizing bacteria for plant growth-promoting traits and rhizosphere competence. Rhizosphere, 23, 100566. doi:10.1016/j.rhisph.2022.100566.
41.Sulizah, A., Rahayu, Y. S., & Dewi, S. K. 2018. Isolation and characterization of silicate solubilizing bacteria from paddy rhizosphere (Oryza sativa L.). Journal of Physicd: Conference Series. 1108, 1-6. doi:10. 1088/ 1742-6596/1108/1/012046.
42.Janardhan, S.R. 2014. Studies on silicon solubilising bacteria in rice. M.Sc. (Ag) thesis, Mahatma Phule Krishi Vidyapeeth, Rahuri, 83p.
43.Timofeeva, A. M., Galyamova, M. R., & Sedykh, S. E. (2023). Plant growth-promoting soil bacteria: nitrogen fixation, phosphate solubilization, siderophore production, and other biological activities. Plants, 12(24), Article 24. doi:10.3390/plants 12244074.
44.Afzal, I., Iqrar, I., Shinwari, Z. K., & Yasmin, A. (2017). Plant growth-promoting potential of endophytic bacteria isolated from roots of wild Dodonaea viscosa L. Plant Growth Regulation, 81(3), 399-408. doi:10. 1007/s10725-016-0216-5.
45.Wang, Z., Solanki, M. K., Pang, F., Singh, R. K., Yang, L. T., Li, Y. R., Li, H. B., Zhu, K., & Xing, Y. X. (2017). Identification and efficiency of a nitrogen-fixing endophytic actinobacterial strain from sugarcane. Sugar Tech, 19(5), 492-500. doi:10.1007/s12355-016-0498-y.
46.Brígido, C., Singh, S., Menéndez, E., Tavares, M. J., Glick, B. R., Félix, M. do R., Oliveira, S., & Carvalho, M. (2019). Diversity and Functionality of Culturable Endophytic Bacterial Communities in Chickpea Plants. Plants, 8(2), Article 2. doi:10.3390/ plants8020042.
47.Brígido, C., Singh, S., Menéndez, E., Tavares, M. J., Glick, B. R., Félix, M. do R., Oliveira, S., & Carvalho, M. (2019). Diversity and functionality of culturable endophytic bacterial communities in chickpea Plants. Plants, 8 (2), Article 2. doi:10.3390/ plants 8020042. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 54 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 65 |