ارزیابی میزان تولید آنزیم‌های خارج سلولی ترشح شده توسط جدایه‌های بومی Trichoderma harzianum

کد مقاله : 1608-24IPPC (R2)
نویسندگان
استادیار، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
چکیده
گونه‌های مختلف Trichoderma دامنه وسیعی از متابولیت‌های ثانویه را با فعالیت‌های زیستی مختلف تولید می‌کنند. تولید آنزیم‌های خارج سلولی یکی از استراتژی‌های مورد استفاده این قارچ در فرآیند مهار زیستی می‌باشد. استفاده از قارچ Trichoderma به دلیل سازگاری با محیط زیست و پایداری کمتر می‌تواند به‌عنوان روشی کارآمد در کنترل عوامل بیمارگر و بهبود شاخص‌های بنیه و جوانه‌زنی بذر توصیه شده است. بیوپرایم بذور زیره سبز با T. harzianum موجب افزایش میزان پروتئین و آنتی‌اکسیدانت‌های آنزیمی در گیاهچه‌ها می‌شود. هدف از این پژوهش، بررسی وجود یا عدم وجود ارتباط بین تأثیر میزان تولید آنزیم‌های آمیلاز، پروتئاز، سلولاز، زایلاناز، کیتیناز و لیپاز تولید شده توسط 10 جدایه‌ بومی T. harzianum دریافت ‌شده از کلکسیون آزمایشگاه بیماری‌شناسی گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد و میزان کارایی بیوپرایم بذر زیره سبز روی بهبود شاخص‌های بنیه و جوانه‌زنی می‌باشد. برای استخراج آنزیم‌های آمیلاز، پروتئاز، سلولاز، زایلاناز، کیتیناز و لیپاز تولید شده توسط جدایه‌های قارچی به ترتیب از محیط کشت‌های مایع حاوی نشاسته، آزوکازئین، کربوکسی متیل سلولز، زایلان جودوسر، کیتین و روغن زیتون استفاده شد. ویال‌ها به مدت 10 روز در دمای 1±25 درجه سلسیوس روی شیکر دوار با سرعت 120 دور در دقیقه قرار داده شدند و میزان آنزیم‌های آمیلاز، پروتئاز، سلولاز، زایلاناز، کیتیناز و لیپاز تولیدشده توسط جدایه‌های قارچی به ترتیب در طول موج‌های 550، 440، 550، 540، 544 و 440 نانومتر مورد بررسی قرار گرفت. غلظت پروتئین‌های خارج سلولی تولید شده توسط جدایه‏های قارچی با استفاده از روش بردفورد اندازه‌گیری شد. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که تمامی جدایه‌های T. harzianum آنزیم‌های خارج سلولی را به عنوان اصلی‌ترین آنزیم‌های هیدرولیز کننده دیواره سلولی تولید می‌کنند. تجزیه و تحلیل آنزیم‌های مخرب دیواره سلولی تولید شده نشان داد که حداکثر میزان تولید هر آنزیم برای جدایه‌های مختلف T. harzianum متفاوت بود. حداکثر سطح تولید شده آنزیمی در میان جدایه‌های T. harzianum برای آمیلاز از 7/197 تا 338 μg.ml-1، پروتئاز از 3/15 تا 7/26 μg.ml-1، زایلاناز از 685 تا 7/1238 μg.ml-1، سلولاز از 442 تا 3/723 μg.ml-1، کیتیناز از 7/12 تا 7/20 μg.ml-1 و لیپاز از 3/40 تا 7/22 μg.ml-1 می‌باشد. بالاترین میزان تولید پروتئین خارج ‌سلولی و آنزیم‌های مخرب دیواره سلولی در جدایه TH7 مشاهده شد. همچنین نتایج حاصل از مقایسه میزان تاثیر بیوپرایم بذر زیره سبز با جدایه‌های T. harzianum مورد بررسی نشان داد که جدایه TH7 به‌طور قابل‌توجهی روی شاخص‌های بنیه و جوانه‌زنی بذر تأثیر گذاشته و موجب بهبود کیفیت و سلامت بذر و گیاهچه شد. یافته‌های این پژوهش نشان داد که میزان کارایی بیوپرایم بذر زیره سبز تحت تاثیر میزان تولید آنزیم‌های خارج سلولی ترشح شده توسط جدایه‌های بومی T. harzianum بوده است.
کلیدواژه ها
 
Title
Evaluation of production rate of extracellular enzymes secreted by native Trichoderma harzianum isolates
Authors
Abstract
Different species of Trichoderma produce a large variety of secondary metabolites with various biological activities. The production of extracellular enzymes is one of the strategies used by this fungus in the biocontrol process. The use of Trichoderma fungus due to its compatibility with the environment and less stability can be recommended as an effective method in controlling pathogens and improving vigor and seed germination indices. Cumin bioprimed seeds with T. harzianum causing increase amount of protein and enzymatic antioxidants in seedlings. The aim of this study was to investigate the presence or absence of a relationship between the effect of the production rate of amylase, protease, cellulase, xylanase, chitinase and lipase enzymes produced by 10 native isolates of T. harzianum received from the collection of plant pathology laboratory at Ferdowsi University of Mashhad and the efficiency rate of cumin bioprimed seeds on improvement of vigor and germination indices. For extracting amylase, protease, cellulase, xylanase, chitinase and lipase enzymes produced by fungal isolates from liquid media containing starch, azocasein, carboxymethyl cellulose, oat xylan, chitin and olive oil were used, respectively. Vials were incubated at 25±1 °C on a rotating shaker with 120 revolutions per minute (rpm) for 10 days, the rate of amylase, protease, cellulase, xylanase, chitinase and lipase secreted by fungal isolates were evaluated at wavelengths of 550, 440, 550, 540, 544 and 440, respectively. The concentration of extracellular proteins produced of fungal isolates were measured using Bradford's method. The results of this study showed that all isolates of T. harzianum isolates produce extracellular enzymes as the main cell wall hydrolyzing enzymes. Analyzing of cell wall degrading enzymes (CWDEs) produced revealed that the maximum production rate of each enzyme was different for different isolates of T. harzianum. The maximum level of CWDEs produced were among T. harzianum isolates for amylase from 197.7 to 338 μg.ml-1, protease from 15.3 to 26.7 μg.ml-1, xylanase from 685 to 1238.7 μg.ml-1, cellulase from 442 to 723.3 μg.ml-1, chitinase from 12.7 to 20.7 μg.ml-1 and lipase from 40.3 to 22.7 μg.ml-1. The highest rate of extracellular protein and CWDEs production were observed in TH7 isolate. Also, the results of comparing the effect of cumin bioprimed seeds with T. harzianum isolates showed that TH7 isolate significantly affected the vigor and seed germination indices and improved the quality and health of seed and seedling. Findings of this study showed that the efficiency rate of cumin bioprimed seeds is affected by the production rate of extracellular enzymes secreted by native isolates of T. harzianum.
Keywords
seed, protein, Cell wall, Biocontrol activity, Secondary metabolites