پديد آورندگان :
جهانديده مهجن آبادي، وحيداله دانشگاه شيراز - گروه علوم خاك , سپهري، مژگان دانشگاه شيراز - گروه علوم خاك , اسدي رحماني، هادي سازمان تحقيقات آموزش و ترويج كشاورزي - مؤسسه تحقيقات خاك و آب , زارعي، مهدي دانشگاه شيراز - گروه علوم خاك , رونقي، عبدالمجيد دانشگاه شيراز - گروه علوم خاك , تقوي، محسن دانشگاه شيراز - گروه گياهپزشكي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: باكتري‌هاي افزايش دهنده رشد گياه ساكن در فيلوسفر گياهان مختلف ابزاري براي استفاده كارآمدتر از باكتري‌ها به عنوان منبعي براي توليد كودهاي زيستي را فراهم مي‌كند. استفاده از فن‌آوري‌هاي مولكولي منجر به پژوهش عميق در مورد ريزجانداران فيلوسفري مي‌شود و ممكن است راه‌هاي جديدي را براي توسعه و اعتباردهي عمليات كشاورزي مدرن فراهم نموده و سبب افزايش چشمگير بهره‌وري شود. هدف از اين پژوهش بررسي ويژگي‌هاي محرك رشد باكتري‌هاي جدا شده از فيلوسفر ذرت (Zea mays L.) رشد يافته در مناطق مختلف جغرافيايي كشور (ايران) و شناسايي مولكولي آنها با روش توالي‌يابي ژن 16Sr RNA بود.
مواد و روش‌ها: در شهريور سال 1395، 116 نمونه برگ سالم بالغ از مزارع ذرت واقع در 6 استان ايران (البرز، تهران، خراسان رضوي، خوزستان، فارس و قزوين) جمع‌آوري و سپس باكتري‌هاي فيلوسفري از آنها جداسازي شدند. ويژگي‌هاي محرك رشد باكتري‌ها از جمله، توليد ايندول استيك اسيد (Indole-3 Acetic acid, IAA)، انحلال فسفات آلي نامحلول، توليد سيدروفور، توليد پلي‌ساكاريدهاي برون‌سلولي (Exopolysaccharides, EPS) و نيز فعاليت آنزيم نيتروژناز با استفاده از روش‌هاي استاندارد اندازه گيري شدند. سويه‌هاي برتر بر اساس روش توالي‌يابي ژن 16Sr RNA در حد گونه شناسايي شدند.
يافته‌ها: 10 سويه از 242 باكتري جداسازي شده از فيلوسفر ذرت براساس ويژگي‌هاي محرك رشد آنها انتخاب شدند. همه سويه‌هاي انتخابي داراي فعاليت آنزيم نيتروژناز، انحلال فسفات آلي و قابليت توليد IAA و EPS بودند. بيشترين فعاليت آنزيم نيتروژناز (70/31nM ml-1 h-1 ) و انحلال فسفات آلي (75/05 g l-1) در سويه THE15 مشاهده شد، اگرچه كمترين مقدار اين ويژگي‌ها به ترتيب متعلق به سويه‌هاي KHO57 (5/55 nM ml-1 h-1) و KHO51 (15/90 g l-1) بودند. سويه‌هاي QAZ26 و TEH15 داراي بيشترين مقدار IAA (به ترتيب 31/56 و 30/00 μg ml-1) بودند و سويه ALB32 كمترين مقدار IAA (4/50 μg ml-1) را توليد كرد. توليد EPS به‌وسيله سويه‌ها بين 1/805-0/120 g l-1 متغير بود. در ميان سويه‌هاي بررسي شده، تنها KUU32، KHU53، ALB32 و QAZ26 توانستند سيدروفور توليد كنند. توالي‌يابي 16S rRNA نشان داد كه 10 سويه متعلق به جنس‌هاي Bacillus، Microbacterium، Pseudarthrobacter، Pseudomonas، Stenotrophomonas، Enterobacter و Kocuria هستند. Bacillus با 4 گونه مختلف (شامل Bacillus subtilis، Bacillus megaterium، Bacillus paralicheniformis و Bacillus pumilus) غالب‌ترين جنس بود.
نتيجه‌گيري: بر اساس نتايج اين پژوهش باسيلوس غالب‌ترين جنس باكتري‌هاي افزايش دهنده رشد در فيلوسفر ذرت بود. از ميان باكتري‌هاي جداسازي شده، TEH15 Enterobacter hormaechei توانايي بالايي در فعاليت آنزيم نيتروژناز، توليد ايندول استيك اسيد و انحلال فسفات آلي داشت. بنابراين اين سويه شايسته پژوهش بيشتر در بررسي‌هاي ميداني (مطالعات گلخانه‌اي و مزرعه‌اي) كشت ذرت و گياهان هم‌خانواده ذرت است.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: The plant growth promoting bacteria (PGPB) inhabiting the phyllosphere of different plants provides a tool for more efficient use of bacteria as a source of biofertilizers. The use of molecular technologies leads to in-depth research of the phyllosphere microorganisms and may provide new avenues for the development and validation of modern agricultural operations and significantly increase productivity. The aim of this research was to investigate the plant growth promoting (PGP) traits of bacteria isolated from maize (Zea mays L.) phyllosphere cultivated in different geographical zones of country (Iran) and their molecular identification by 16Sr RNA sequencing.
Materials and Methods: In September (2016), 116 samples of healthy mature leaves were collected from the maize fields located in 6 provinces of Iran (Fars, Alborz, Qazvin, Khuzestan, Tehran and Khorasan) and then, phyllosphere bacteria were isolated from them. Growth promoting traits of bacteria including Indole-3 Acetic acid (IAA) production, organic phosphate dissolution, siderophore production, exopolysaccharides (EPS) production and also nitrogenase enzyme activity were measured using standard methods. Superior strains were identified based on 16S rRNA sequencing method.
Results: The 10 from 242 bacterial strains isolated from maize phyllosphere were selected based on their growth promoting traits. All strains selected demonstrated nitrogenase activity, organic phosphate dissolution and IAA and EPS production capability. The highest nitrogenase activity (70.31 nM ml-1 h-1) and organic phosphate dissolution (75.05 g l-1) were observed in THE15 strain, while the lowest amount of these properties belonged to KHO57 (5.55 nM ml-1 h-1) and KHO51 (15.90 g l-1) strains, respectively. The QAZ26 and TEH15 strains had the highest amount of IAA production (31.56 and 30.00 µg ml-1, respectively) and the ALB32 strain produced the lowest amount of IAA (4.50 µg ml-1). The EPS production by strains ranged from 0.120 to 1.805 g l-1. Among the strains investigated, only KUU32, KHU53, ALB32 and QAZ26 were able to produce siderophore. 16S rRNA sequencing revealed that the 10 strains selected belong to Bacillus, Microbacterium, Pseudarthrobacter, Pseudomonas, Stenotrophomonas, Enterobacter and Kocuria genera. The Bacillus with 4 different species (including Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus paralicheniformis and Bacillus pumilus) was the most dominant genus.
Conclusion: Based on the results of this study, Bacillus was the most dominant genus of plant growth promoting bacteria in the maize phyllosphere. Among the isolated bacteria, Enterobacter hormaechei TEH15 was highly capable of nitrogenase enzyme activity, IAA and organic phosphate solubility. Therefore, this strain deserves further research in greenhouse and field studies of maize cultivation and maize family plants.
