تركيب جمعيتي باكتري هاي اندوفيت بقولات وحشي به عنوان عوامل بالقوه كنترل زيستي بيماري‌هاي بقولات زراعي ‌ (مطالعه موردي: جنگل زاگرس كرمانشاه)

Composition of endophytic bacterial communities of wild legumes as potential biological control agents of crop legumes diseases (Case study: Kermanshah Zagros forest)

اكوسيستم‌هاي جنگلي مخازن اصلي تنوع زيستي جهاني هستند. ميكروارگانيسم‌ها نقش اساسي در چرخه‌هاي بيوشيميايي اين اكوسيستم‌ها دارند و براي محافظت از گياهان و تحريك رشد آن‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند از اينرو، شناخت آن ها حائز اهميت است. بدليل محدوديت‌هاي ناشي از اعمال روش‌هاي پيشين در جداسازي و شناسايي اندوفيت، پتانسيل و عملكرد آنها بدرستي شناخته نشده است. در اين پژوهش، از روش غير وابسته به كشت براي بررسي جامعه باكتريايي اندوفيتي برخي بقولات وحشي استفاده شده است.از جنگل‌هاي زاگرس كرمانشاه از گياهان Astragalus ovinus و Vicia lutea نمونه‌برداري شد. پس از استخراج DNA تام از ريشه و برگ‌هاي گياهان با كيت استخراج و تكثير بخشي از ژن 16S rDNA باكتريايي، توالي‌يابي به كمك توالي‌يابي نسل جديد (NGS) و با استفاده از پلتفرم Illumina MiSeq انجام گرديد. آناليز توالي‌ها نشان داد فراواني نسبي، اندوفيت‌هاي جداسازي شده متعلق به هفت راسته Rhizobiales، Xanthomonadales، Sphingomonadales، Pseudomonadales، Chitinophagales، Enterobacteriales و Betaproteobacteriales بودند كه در مورد اخير، اين راسته به سه رده Gammaproteobacteria، Alphaproteobacteria و Bacteroidia و دو شاخه Proteobacteria و Bacteroidetes تعلق داشت. نتايج نشان داد باكتري‌هاي شاخه Proteobacteria، اندوفيت‌هاي باكتريايي غالب بوده و بيش از 99 % كل جمعيت اندوفيت در گونه V. lutea و 68 %در گونه A. ovinus را به خود اختصاص دادند. باكتري‌هاي مذكور با بيشترين %واحدهاي تاكسونوميكي ((OTUs، داراي بيشترين پتانسيل استفاده در كنترل بيولوژيك بيماري‌هاي بقولات زراعي هستند. اين مطالعه براي اولين بار، تصوير روشني از جمعيت، چيرگي و تنوع اندوفيت‌هاي باكتريايي گياهان بقولات وحشي در جنگل‌هاي زاگرس را با استفاده از آناليز متاژنومي ارائه مي دهد.

Forest ecosystems are the main reservoirs of global biodiversity. Microorganisms play a key role in the biochemical cycles of these ecosystems and are used to protect plants and stimulate their growth. Due to the limitations in the application of classic methods in the isolation and identification of endophytic microorganisms, their potentials and functions have yet to be properly understood. In this study, a culture-independent method was used to study the endophytic bacterial communities of some wild legumes. To this end, the Zagros forests of Kermanshah were surveyed and two varieties of Astragalus ovinus and Vicia lutea were sampled. Total DNAs from different parts of the plant samples were extracted and the bacterial 16S rDNA genes were subsequently amplified. Sequencing analysis using the Illumina MiSeq platform showed the most abundant endophytic bacteria belonged to seven orders of Rhizobiales, Xanthomonadales, Sphingomonadales, Pseudomonadales, Chitinophagales, Enterobacteriales, Betaproteobacteriales. The latter were comprised to three classes of Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria and Bacteroidia, and two phyla of Proteobacteria and Bacteroidetes. Our findings showed that members of Proteobacteria were the dominant bacterial endophytes and accounted for more than 99% and 68% of the total population of endophytic bacteria in V. lutea and A. ovinus, respectively. These bacteria, with the highest percentage of taxonomic units (OTUs), have the highest potential to use as biological control agents of crop legumes diseases. This study provides a clear picture of the population, dominance and diversity of bacterial endophytes of wild legumes in the Zagros forests using metagenomic analysis.