كليدواژه :
باكتري هاي , باكتري هاي گشاينده پتاسيم , موسكويت , بيوتيت , فلدسپات پتاسيم , تري كلسيم فسفات , هماتيت , كود زيستي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف:
نزديك 98 درصد پتاسيم خاك به ريخت كاني هايي است كه براي گياهان فراهم نمي باشد. از سوي ديگر، كاربرد پيوسته ي كودهاي شيميايي داراي پيامدهاي ناخواسته براي زيستگاه هاي گوناگون است. ريزجانداران اسيدزا مي توانند سيليكات هاي كاني داراي پتاسيم را دگرگون كرده و پتاسيم فراهم براي گياهان رها كنند. اين پژوهش با هدف جداسازي و شناسايي باكتري هاي گشاينده ي پتاسيم ، فسفر و آهن از خاك پيرامون ريشه هاي سيب زميني از كاني هاي آن ها (سيليكات هاي پتاسيم، تري كلسيم فسفات و هماتيت) با هدف ساخت كود زيستي از باكتري هاي افزاينده رشد گياه انجام شد.
مواد وروش ها
باكتري هاي گشاينده ي پتاسيم از خاك پيرامون ريشه هاي سيب زميني جداسازي شدند. جدايه ها براي بررسي توان رها سازي پتاسيم از سه كاني بيوتيت، موسكويت و فلدسپات پتاسيم به گونه كيفي با كشت نقطه اي و بر پايه پيدايش هاله روشن ، و يا دگرش رنگ كشتگاه الكساندروف ، گزينش شدند. سپس براي برآورد توان كمي جدايه ها در رها سازي پتاسيم، آن ها در كشتگاه آبكي الكساندروف كشت شد. براي بررسي توان گشايش كاني تري كلسيم فسفات جدايه ها همانند بالا ولي از كشتگاه پيكوفسكيا بهره گيري شد. براي ارزيابي توان گشايش آهن نيز از كشتگاه پيكوفسكياي بهبود يافته با كاني هماتيت بهره گيري شد. اين پژوهش براي رهاسازي پتاسيم به گونه آزمايش فاكتوريل با طرح كاملا تصادفي انجام شد كه در آن گونه كاني بكار رفته در سه سطح (موسكويت، بيوتيت و فلدسپات پتاسيم) فاكتور نخست و 30 جدايه باكتري فاكتور دوم بود. براي رهاسازي فسفر و آهن طرح كاملا تصادفي بود و تنها توان 30 جدايه با كاربرد يك كاني(تري كلسيم فسفات يا هماتيت) آزمون شد. آناليزهاي آماري با نرم افزار SAS انجام شد. جدايه ها، با بهره گيري از روش هاي ريخت شناسي، آزمون بيوشيميايي و مولكولي بررسي و شناسايي شدند. سپس 10 جدايه برتر شناسايي شده و آزمون هاي توان، افزايندگي رشد گياه در آنها آزمون شد.
يافته ها
از 30 جدايه با توان رهاسازي پتاسيم، فسفر و آهن، 10 جدايه ي برتر جداسازي و شناسايي گرديدند. بررسي هاي فليم فتومتري نشان داد كه پتاسيم رها شده با جدايه ها در كشتگاه داراي بيوتيت ميان 18/647 ميلي گرم بر كيلوگرم در كشت شاهد تا 16/5416 ميلي گرم بر كيلوگرم در كشت جدايه 10 و در كشتگاه داراي موسكويت دار ميان68/148ميلي گرم بر كيلوگرم در جدايه شماره 21 تا 36/2026 ميلي گرم بر كيلوگرم در جدايه شماره 10 و در كشتگاه داراي فلدسپات پتاسيم ميان 76/132 در كشت جدايه 7 تا 88/534 ميلي گرم بر كيلو گرم در كشت جدايه 19 بود. اندازه فسفر گشوده شده از كاني تري كلسيم فسفات ميان 85/3582 ميلي گرم بر كيلوگرم در كشت شاهد تا 42/37011 ميلي گرم بر كيلوگرم در كشت جدايه 25 بود. اندازه آهن گشوده شده از كاني هماتيت ميان 830 ميلي گرم بر كيلوگرم در كشت جدايه 33 تا 66/2661 ميلي گرم بر كيلوگرم در كشت جدايه 4 بود. رهاسازي پتاسيم در اين پژوهش از كاني بيوتيت بيشترين اندازه و از كاني فلدسپات پتاسيم كمترين اندازه را داشت. بررسي pH كشتگاه نشان داد كه همبستگي بالايي ميان اسيدزايي باكتري و توان آنها در گشايش كاني ها است.
نتيجه گيري
10 جدايه ي برتر از باكتري هاي گشاينده ي پتاسيم، فسفر و آهن از خاك پيرامون ريشه هاي سيب زميني جداسازي و شناسايي شدند و از ميان آن ها باكتري هاي شماره 2 و 10 كه با نام هاي Acinetobacter pittii و Pseudomonas frederiksbergensis شناسايي شدند. اين جدايه ها افزون بر توان بالاي گشايندگي پتاسيم، فسفر و آهن در ديگر ويژگي هاي باكتري هاي PGPR مانند: ساخت اكسين، سايدروفور، مهار قارچ هاي بيماريزاي سيب زميني نيز توانا بودند. بهره گيري از اين باكتري هاي جداشده در ساخت كودهاي زيستي براي افزايش زيست فراهمي پتاسيم، فسفر و آهن براي گياه و بهبود رشد و بازدهي گياهان كشاورزي به ويژه سيب زميني پيشنهاد مي شود.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: About 98 % of the soil's potassium is in the form of minerals that are not available to plants. On the other hand, the continues use of fertilizers has unintended consequences for different habitats. Acid producing microorganisms can transform silicate minerals that contain potassium and release available potassium for plants. The aim of this study was to isolate and identify potassium, phosphorus and iron solubilizing bacteria from the minerals of these elements (potassium silicate, tricalcium phosphate, and hematite) from the soil around potato roots in order to make biofertilizers from plant growth-promoting bacteria.
Materials and Methods: Potassium solubilizing bacteria were isolated from the soil around potato roots. The isolates were tested and selected in terms of their ability to release potassium from three minerals (biotite, muscovite, and feldspar potassium) qualitatively by spot cultivation based on the emergence of the halo (Halo method) or changing the color of Aleksandrov medium. Then, to estimate the ability of the isolates for releasing potassium, they were cultured in Aleksandrov liquid medium. To investigate the ability for solubilizing t minerals,ricalcium phosphate the isolates were cultured in the same way as described above, but in the Pikovskaya medium. To investigate the ability for solubilizing iron, the modified Pikovskaya medium with hematite mineral was used. This study was performed by a completely randomized factorial design, in which, the minerals used in three levels (muscovite, biotite and feldspar potassium) were the first factor and 30 bacterial isolates were the second factor to release potassium. To analyze the release of phosphorus and iron, a completely randomized design was used and only the ability of 30 isolates for solubilizing of one mineral (tricalcium phosphate or hematite) was tested separately. Statistical analysis was performed with SAS software. Isolates were examined and identified using morphological, biochemical and molecular tests. Then, 10 superior isolates were identified and the plant growth promoting ability tests were performed on them.
Results: Among 30 isolates, 10 top isolates were separated and identified for potassium, phosphorus and iron releasing ability. Flame photometric studies showed that the amount of potassium released by the isolates in the medium containing biotite was 647.18 mg/kg from control to 5416.16 mg/kg from number 10, in the medium containing muscovite was 148.68mg/kg from number21 to 2026.36 mg/kg from number 10, and in the medium containing potassium feldspar was 132.76 from number 7 to 534.88 mg/kg from number 19. The amount of phosphorus released by the isolates was 3582.85 mg/kg from control to 37011.42 mg/kg from number 25 and the amount of iron was 830.00 mg/kg from number 33 to 2661.66 mg/kg from number 4. In this study the released potassium from biotite and feldspar minerals by bacterial isolates was the highest and the lowest one, respectively. There was a high correlation between bacterial acid production and solubilizing minerals ability.
Conclusion: 10 top isolates were separated and identified from the soil around potato roots based on evaluating potassium, phosphorus and iron releasing ability. In addition to being potent for releasing potassium, these isolates were also capable of producing auxin and siderophores, and also inhibiting pathogenic fungi (which are characteristics of PGPR bacteria). It is suggested to utilize these isolated bacteria in the production of biofertilizers to increase the bioavailability of potassium, phosphorus and iron for plants and to improve the growth and productivity of crops, especially potatoes.
