فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی

با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

جداسازی و شناسایی مولکولی جدایه‌های محرک رشد گیاهی جنس‌های Bacillus و Pseudomonas

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، البرز، ایران

2 بخش بیوتکنولوژی میکروبی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

3 بخش بیوتکنولوژی میکروبی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

4 گروه فیریولوژی گیاهی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

استفاده از تأثیر سینرژیستیک باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن و باکتری‌های محلول کننده فسفات از جدیدترین استراتژی‌های تولید کود زیستی است. نمونه‌های خاک رایزوسفری از گلخانه‌های تجاری خیار، گوجه‌فرنگی و فلفل دلمه‌ای واقع در استان‌های کرمان، یزد و اصفهان جمع‌آوری و با استفاده از محیط کشت‌های انتخابی برای Pseudomonas و Bacillus غربال شد. تعداد 108 جدایه Pseudomonas و 92 جدایه Bacillus با صفات PGP جداسازی و شناسایی شد. پنجاه و سه درصد از جدایه‌های Pseudomonas و 25% از جدایه‌های Bacillus قادر به رشد بر روی محیط بدون نیتروژن بودند. نود و شش درصد از جدایه‌های Pseudomonas قادر به انحلال فسفات معدنی بودند و 70% از آن‌ها اکسین تولید کردند در حالیکه هیچ یک از جدایه‌های Bacillus واجد این صفات نبودند. سی درصد از جدایه‌های هر دو جنس سیدروفور تولید کردند هر چند نسبت قطر هاله به کلنی جدایه‌های Pseudomonas بزرگ‌تر بود. تنها 5% از جدایه‌های Bacillus و 31% از جدایه‌های Pseudomonas از رشد بیمارگرPhytophthora melonis ممانعت کردند. بر اساس این نتایج، اگرچه جدایه‌های PGP از هر دو جنس در خاک رایزوسفری گلخانه‌های تجاری یافت شد اما این باکتری‌ها در صفات محرک رشدی متفاوت بودند. یک جدایه Pseudomonas بنام P3-57 و یک جدایه Bacillus به نام C1BY-1 با توان ممانعت از رشد بیمارگر به میزان 50% که از نظر صفات محرک رشدی تفاوت داشتند برای مطالعه در شرایط گلخانه انتخاب شدند. بررسی تبارشناسی توالی ژن 16S rRNA نشان داد که سویه P3-57 و C1BY-1 به ترتیب شباهت زیادی با P. putida و B. subtilis دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Isolation and molecular identification of isolates of plant growth promoting Pseudomonas and Bacillus

نویسندگان [English]

  • Roghayeh Zare 1
  • Mehrooz Dezfulian 1
  • Zahra Amini 2
  • Ebrahim Karimi 2
  • Akram Sadeghi 3
  • Razieh Rahmati 4

1 Department of Microbiology, College of basic sciences, Karaj branch, Islamic Azad university, Karaj, Alborz, Iran

2 Department of Microbial Biotechnology, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran

3 Department of Microbial Biotechnology, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran

4 Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran

چکیده [English]

The use of the synergistic effect of nitrogen-fixing bacteria and phosphate solubilizing bacteria is one of the newest biofertilizer production strategies. Rhizosphere soil samples were collected from tomato, cucumber and bell pepper commercial greenhouses and screened for Pseudomonas and Bacillus using selective media. One hundred and eight Pseudomonas and 92 Bacillus isolates with PGP activities were isolated and characterized. Fifty-three percent of Pseudomonas isolates and 25% of Bacillus were able to grow on N free medium. Ninety-six percent of Pseudomonas isolates were able to solubilize organic phosphate and 70% of them produce IAA, while none of the Bacillus had these two abilities. About 30% of Pseudomonas and Bacillus isolates produces siderophore, although the ratio of orange halo diameter/colony diameter was greater for Pseudomonas. Only five Bacillus and 31 Pseudomonas isolates inhibited the growth of Phytophthora melonis. Based on these results, although PGP isolates of both genera were found in the rhizosphere soil of commercial greenhouses, these bacteria differed in PGP traits. A Pseudomonas isolate, P3-57 and a Bacillus isolate, C1BY-1 with 50% antagonistic activity against P. melonis which differed in PGP traits selected for future study in greenhouse conditions. Phylogenetic analyses of 16S rRNA gene sequence revealed that strains P3-57 and C1BY-1 are closely related to P. putida and B. subtilis respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bell pepper
  • cucumber
  • phytopathogen
  • rhizobacteria
  • tomato
مراجع
Ahemad M, Khan MS (2012) Effect of fungicides on plant growth promoting activities of phosphate solubilizing Pseudomonas putida isolated from mustard (Brassica campestris) rhizosphere. Chemosphere. 86: 945-950.
Ahmed A, Hasnain S (2014) Auxins as one of the factors of plant growth improvement by plant growth promoting rhizobacteria. Pol. J. Microbiol. 63: 261-266.
Andrews MY, Duckworth O (2016) A universal assay for the detection of siderophore activity in natural waters. Biometals. 29: 1085-1095.
Bageshwar UK, Srivastava M, Pardha-Saradh P, Paul S, Gothandapani S, Jaat RS, Shankar P, Yadav R, Biswas DR, Kumar PA, Padaria JC, Mandal PK, Annapurna K, Das HK (2017) An environment friendly engineered Azotobacter can replace substantial amount of urea fertilizer and yet sustain same wheat yield. App. Environmental. Microbiol. doi: 10.1128/AEM.00590-17
Bargaz A, Lyamlouli K, Chtouki M, Zeroual Y, Dhiba D (2018) Soil microbial resources for improving fertilizers efficiency in an integrated plant nutrient management system. Front. Microbial. doi: 10.3389/fmicb.2018.01606
Bent E, Tuzun S, Chanway CP, Enebak S (2001) Alterations in plant growth and in root hormone levels of lodgepole pines inoculated with rhizobacteria. Can. J. Microbiol. 47:793-800.
Bianco C, Defez R (2010) Improvement of phosphate solubilization and Medicago plant yield by an indole-3-acetic acid-overproducing strain of Sinorhizobium meliloti. App. Environmental. Microbiol. 76: 4626-4632.
Blanco MM, Gibello A, Vela AI, Moreno MA, Domínguez L, Fernandez-Garayzábal JF (2002) PCR detection and PFGE DNA macro restriction analyses of clinical isolates of Pseudomonas anguilliseptica from winter disease outbreaks in sea bream Sparus aurata. Dis. Aquat. Org. 50: 19–27.
Boldt TS, Jacobsen CS (1998) Different toxic effects of the sulphonylurea herbicides metsulfuron methyl, chlorsulfuron and thifensulfuron methyl on fluorescent pseudomonads isolated from an agricultural soil. FEMS. Microbiol. Lett. 161: 29–35.
Etesami H, Maheshwari DK (2018) Use of plant growth promoting rhizobacteria (PGPRs) with multiple plant growth promoting traits in stress agriculture: Action mechanisms and future prospects. Ecotoxicol. Environ. Saf. 156: 225-246.
Hatami N, Aminaee MM, Zohdi H, Tanideh T (2013) Damping-off disease in greenhouse cucumber in Iran. Arch. Phytopathol. Plant. Protect. 46: 796–802.
Huang XF, Zhou D,Guo J, Manter DK, Reardon KF, Vivanco JM (2015) Bacillus spp. from rainforest soilpromote plant growth under limited nitrogen conditions. J. Appl. Microbiol. 118: 672-684.
Keshavarz-Tohid V, Taheri P, Muller D, Prigent-Combaret C, Vacheron J, Taghavi SM, Tarighi S,Moënne-Loccoz Y (2017) Phylogenetic diversity and antagonistic traits of root and rhizosphere pseudomonads of bean from Iran for controlling Rhizoctonia solani. Res Microbiol. 168: 760-772.
Liu J, Tang L, Gao H, Zhang M,Guo C (2019) Enhancement of alfalfa yield and quality by plant growth-promoting rhizobacteria under saline-alkali conditions. J. Sci. Food. Agric. 99: 281-289.
Lo CC (2010) Effect of pesticides on soil microbial community. J. Environ. Sci. Health. B. 45: 348-359.
Lu Y, Song S, Wang R, Liu Z, Meng J, Sweetman AJ, Jenkins A, Ferrier RC, Li H, Luo W,Wang T(2015) Impacts of soil and water pollution on food safety and health risks in China. Environ. Int. 77:5-15.
Lugtenberg B,Kamilova F (2009) Plant-growth-promoting rhizobacteria. Annu. Rev. Microbiol. 63:541-556.
Majeed A, Kaleem Abbasi M, Hameed S, Yasmin S, Hanif MK, Naqqash T, Imran A (2018) Pseudomonas sp. AF-54 containing multiple plant beneficial traits acts as growth enhancer of Helianthus annuus L. under reduced fertilizer input. Microbiol. Res. 216: 56-69.
Malboubi MA, HabibpourMehraban F (2018) Agricultural Biotechnology and Food Safety. Strategic Research Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources. 3: 103-112.
Meyer SL, Everts KL, Gardener BM, Masler EP, Abdelnabby HM, Skantar AM (2016) Assessment of DAPG-producing Pseudomonas fluorescens for Management of Meloidogyne incognita and Fusarium oxysporum on Watermelon. J. Nematol. 48: 43-53.
Mhlongo MI, Piater LA, Madala NE, Labuschagne N, Dubery IA (2018) The chemistry of plant-microbe interactions in the rhizosphere and the potential for metabolomics to reveal signaling related to defense priming and induced systemic resistance. Front. Plant. Sci. doi: 10.3389/fpls.2018.00112
Mohamed I, Eid KE, Abbas MHH, Salem AA, Ahmed N, Ali M, Shah GM, Fang C (2019) Use of plant growth promoting Rhizobacteria (PGPR) and mycorrhizae to improve the growth and nutrient utilization of common bean in a soil infected with white rot fungi. Ecotoxicol. Environ. Saf. 171: 539-548.
Mostowfizadeh-Ghalamfarsa R, Banihashemi Z (2015) A Revision of Iranian Phytophthora drechsleri Isolates from Cucurbits Based on Multiple Gene Genealogy Analysis. J. Agr. Sci. Tech. 17: 1347-1363.
Rashid M, Khalil S, Ayub N, Alam S, Latif F (2004) Organic acids production and phosphate solubilization by phosphate solubilizing microorganisms (PSM) under in vitro conditions. Pak. J. Biol. Sci. 7:187-196.
Ringel MT, Brüser T (2018) The biosynthesis of pyoverdines. Microb. Cell. 5: 424-437.
Rubio EJ, Montecchia MS, Tosi M, Cassán FD, Perticari A, Correa OS (2013) Genotypic characterization of azotobacteria isolated from Argentinean soils and plant-growth-promoting traits of selected strains with prospects for biofertilizer production. Sci. World J. doi: 10.1155/2013/519603
Sadeghi A, Koobaz P, Azimi H, Karimi E, Akbari AR (2017) Plant growth promotion and suppression of Phytophthora drechsleri damping-off in cucumber by cellulase-producing Streptomyces. BioControl. 62: 805-819.
Shirzad A, Fallahzadeh-Mamaghani V, Pazhouhandeh M (2012) Antagonistic potential of fluorescent Pseudomonads and control of crown and root rot of cucumber caused by Phythophtora drechsleri. Plant. Pathol. J. 28:1-9.
Sivasakthi S, Usharani G, Saranraj P (2014) Biocontrol potentiality of plant growth promoting bacteria (PGPR)-Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis. Afr. J. Agric. Res. 9: 1265-1277.
Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S (2011) MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 28: 2731–2739.
Tian F, Ding Y, Zhu H, Yao L, Du B (2009) Genetic diversity of siderophore-producing bacteria of tobacco rhizosphere. Braz. J. Microbiol. 40: 276-284.
Tripathi G, Rawal, SK (1998) A simple and efficient protocol for isolation of high molecular weight DNA from Streptomyces aureofaciens. Biotechnol. Tech. 12: 629–631.
Vacheron J, Moënne-Loccoz Y, Dubost A, Gonçalves-Martins M, Muller D, Prigent-Combaret C (2016) Fluorescent Pseudomonas strains with only few plant-beneficial properties are favored in the maize rhizosphere. Front. Plant. Sci. doi: 10.3389/fpls.2016.01212
Xu GH, Zheng HY (1986) Handbook of analytical method on soil microorganism. Agricultural Press. Beijing.
 
 
فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی
دوره 8، شماره 24
دی 1397
صفحه 95-109
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار