بررسی نقش متابولیت های فرار در همستیزی بین باکتری های اندوفیت جداسازی شده از چغندرقند بر Pseudomonas thivervalensis عامل پوسیدگی خشک ریشه چغندرقند
کد مقاله : 1662-24IPPC (R3)
نویسندگان
1گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان
2گروه گیاهپزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان
3گروه گیاهپزشکی دانشگاه کردستان
4گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی،دانشگاه کردستان
چکیده
تحقیقات انجام شده نشان می دهد که باکتری های عامل پوسیدگی در ریشه چغندرقند به تنهایی موجب 71 درصد خسارت به ریشه های چغندرقند می شوند. از آنجا که قند و شکر استحصال شده از چغندرقند یک محصول غذایی مهم بوده و وجود سم و هر گونه مواد باقی مانده شیمیایی ممکن است موجب به خطر انداختن سلامت مردم گردد؛ ضرورت جایگزینی مهار زیستی بیش از پیش احساس می گردد. نمونه برداری از گیاهان بالغ چغندرقند (Beta vulgaris) در سالهای 97-96 از سه استان اصفهان، کرمانشاه و خوزستان به منظور جداسازی باکتری های اندوفیت صورت گرفت. قطعاتی از بافت های مختلف گیاه، پس از ضد عفونی سطحی با هیپوکلریت سدیم، بر روی محیط کشت NA به صورت چمنی کشت و جداسازی و خالص سازی شدند. در مجموع 1006 باکتری اندوفیت از بافت های مختلف گیاهی جداسازی گردید. جدایه ها براساس خصوصیات فنوتیپی، بیوشیمیایی، محرک رشدی و کنترل زیستی شامل کاتالاز، اکسیداز، گرم، تولید رنگدانه فلورسنت، تثبیت ازت، حل فسفات، تولید فسفاتاز، تولید لیپاز ، تولید پروتئاز و آنتی بیوز به 10 گروه تقسیم بندی شدند. تاثیر همستیزی باکتری های اندوفیت منتخب از هر گروه برعلیه عامل پوسیدگی خشک ریشه، Pseudomonas thivervalensis در شرایط In vitro و In situ بررسی گردید. نتایج نشان داد که جدایه های Andi542، S411 و B451 به ترتیب با 32/74، 51/52% و 39/52% بازدارندگی بیشترین توانایی همستیزی را برعلیه باکتری بیمارگر دارند. تاثیر متابولیت های فرار تولید شده توسط سه جدایه اندوفیت بر حرکت، جمعیت و تشکیل بیوفیلم توسط بیمارگر بررسی شد. نتایج نشان داد که جدایه S411 موجب کاهش معنی دار رشد بیمارگر (75%) گردید اما در آزمون های حرکتی و بیوفیلم تاثیر معنی دار نبود. جدایه B451 به ترتیب با بازدارندگی 04/37% در Swimming، 23/22% در Swarming و کاهش محسوس در twitching بر حرکت بیمارگر بیشترین تاثیر را نشان داد. ترکیبات فرار تولید شده توسط جدایه B451 موجب کاهش تشکیل بیوفیلم توسط بیمارگر به میزان 47% گردید. جدایه Andi542، تنها در آزمون حرکتی Swarming (کاهش 23/22% در حرکت) عملکرد موثری نشان داد و در سایر آزمون ها تاثیر معنی داری بر بیمارگر نداشت. در مجموع از بین سه جدایه اندوفیت، متابولیت های تولیدی توسط جدایه B451 در کنترل بیمارگر نقش موثرتری را نشان داد. شناسایی جدایه های اندوفیت منتخب با تعیین توالی نوکلئوتیدی ژن 16S rRNA و مقایسه آن با توالی های موجود در NCBI انجام گردید. نتایج نشان داد که جدایه های Andi542، S411، و B451 به ترتیب دارای بیشترین شباهت نوکلئوتیدی با Bacillus proteolyticus، ،Bacillus pumilus و Pseudomonas brassicacearum subsp. neoaurantiaca بودند.
کلیدواژه ها
Title
The role of volatile compounds in antagonistic activity of endophytic bacteria isolated from sugar beet against Pseudomonas thivervalensis, the causal agent of dry rot root
Authors
Abstract
Several studies showed that the bacterial root rot disease causes of about 71% losses in sugar beet yield. Due to the importance of extracted sugar from sugar beet, every effective method for controlling bacterial infection should be safe because of human consumption. Therefore, replacing chemical control with biological control using beneficial endophytic bacteria is an alternative method. Plant samples of sugar beet (Beta vulgaris) and sea beet (Beta maritima) were collected from different locations of Isfahan, Kermanshah and Khuzestan provinces during 2016-2017. Small pieces from different parts of plant were surface sterilized with sodium hypochlorite, macerated into sterile water and cultured onto NA medium. In total, 1006 endophytic bacteria were isolated from different plant tissues. Based on preliminary phenotypic,plant growth promotion properties and biocontrol potential characteristics such as catalase, oxidase, gram reaction, fluorescent pigment production, nitrogen fixation, phosphate solubilization, phosphatase, lipase, and protease production, and antibiosis bacterial isolates were classified into 10 groups.The antagonestic effect of selected endophytic bacteria from each group was investigated against Pseudomonas thivervalensis, the causal agent of dry root rot of sugar beet, both in vitro and in situ. Strains Andi542, S411 and B451 were decreased the growth of Pseudomonas thivervalensis by 74.32, 52.51% and 52.39%, respectively. The effects of volatile compounds produced by these three endophytic bacteria in cell population, motility traits and biofilm formation by Pseudomonas thivervalensis were investigated. Results revealed that S411 caused a significant reduction in pathogen growth (75%) but no significant effect on motility and biofilm formation traits. Strain B451 caused 37.04% and 22.23% inhibition in swimming and swarming, respectively. Also, it showed a significant reduction effect in twitching movement of the pathogen. Volatile compounds produced by B451 showed 47.95% reduction effect of biofilm formation by pathogen. Strain Andi542 showed effective reduction only in swarming movement test (22.23%) and did not have a significant effect on the pathogen in other triats. In total, among the three endophytic strains, volatile compounds produced by B451 showed more effective role in pathogen control. These endophytic strains were identified using nucleotide sequencing of the 16S rRNA gene. The nearly full length 16S rRNA BLAST analysis revealed that strains Andi542, S411and B451 had 99-100% nucleotide identity to Bacillus proteolyticus, Bacillus pumilus, and Pseudomonas brassicacearum , respectively.
Keywords
Bacillus pumilus ،Pseudomonas thivervalensis, sugar beet root rot, Twitching, Swarming, Swimming