بررسي بيان ژن eps E و نقش اگزوپلي‌ساكاريد باكتري Bacillus amyloliquefaciens در كنترل بيماري پاخوره گندم

Evaluation of eps E gene expression and the role of the exopolysaccharide of Bacillus amyloliquefaciens in the control of wheat take-all

باكتري­هاي محرك رشد گياهي پلي ­ساكاريدهاي خارج سلولي به نام اگزوپلي ساكاريد توليد مي­كنند كه به صورت لايه كپسولي يا لعاب مانند اطراف باكتري احاطه، به زنده‌ماني و حفاظت از آن در تنش­هاي زنده و غيرزنده محيطي در منطقه ريزوسفر كمك مي­ نمايد، كه در اين ميان، Bacillus amyloliquefaciens از نظر توليد انواع پليمرها و تركيبات ضدميكروبي، از قبل مطرح بوده است. يكي از مهم­ترين بيماري­هاي گندم پاخوره مي ­باشدكه بر اثر قارچ var. tritici Gaeumannomyces graminis ايجاد مي ­شود. كنترل بيولوژيك اين بيماري به توانايي كلنيزاسيون جمعيت باكتري­ در شرايط تنش­ هاي ريزوسفر بستگي دارد. در اين تحقيق يكي از ژن­هاي مهم در توليد پليمر اگزوپلي ­ساكاريد به نام ژن eps E در B. amyloliquefaciens رديابي شد. به دنبال آن با بررسي بيان اين ژن توسط تكنيك Real Time PCR نشان داده شد باكتري در تيمار مربوط به محيط كشت حاوي قندهاي ساكارز و گلوكز در مقايسه با تيمار شاهد افزايش 60 برابري در بيان ژن eps E داشته است. به­منظور بررسي اثر بازدارندگي اگزوپلي ساكاريد، آغشته ­سازي بذر در حضور قارچ بيمارگر در قالب طرح كاملاً تصادفي در گلخانه­ مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه بازدارندگي از رشد قارچ عامل بيماري بين گياهاني كه بذرشان با باكتري به همراه اگزوپلي‌ساكاريد با مقدار بيشينه (محيط كشت حاوي قند ساكارز وگلوكز) و باكتري با مقدار كمينه اگزوپلي­ساكاريد (محيط كشت Nutrient broth) تيمار شده بود، اختلاف معني ­داري وجود داشت. ميزان بازدارندگي بيماري در تيمار رقم باران به ترتيب 88 و 64 درصد و رقم اوحدي 88 و 56 درصد به ترتيب مربوط به محيط كشت حاوي EPS با مقدار بيشينه و محيط كشت NB (با مقدار كمينه EPS) بوده است. هم­چنين، در بررسي­هاي آزمايشگاهي نشان داده شد كه باكتري B. amyloliquefaciens با توانايي بالا در توليد EPS اثر كنترلي قابل توجهي عليه بيماري پاخوره در مقايسه با تيمار محيط كشت NB داشته است.

Plant growth–promoting rhizobacteria (PGPR) release polysaccharides extracellularly into the environment called exopolysaccharides in the form of capsules or slime, protecting them from biotic and abiotic stress conditions and enabling them to survive in the rhizosphere. Bacillus amyloliquefaciens is well known for producing wide spectrum of biopolymers and antimicrobial compounds. On the other hand, take–all is one of the most important diseases of wheat caused by the fungus Gaeumannomyces graminis var. tritici. Biological control of this disease depends on the colonization of bacterial population in rhizosphere under stress conditions. In present study we targeted one of the most important genes in the production of exopolysaccharide polymer called eps E gene showed that bacterium has. The eps E gene expression analysis by Real Time PCR technique showed that bacteria in the treatment of culture medium prepared with sucrose and glucose compared with the control treatment had a 60–fold increase in eps E expression. The results of disease control showed that there was a significant difference in the disease incidence when seeds were treated with bacterium plus the maximum exopolysaccharide and bacterium with minimum exopolysaccharide, in comparison with a control treatment. The percentage disease inhibition recorded for the treatments of Baran cultivar 88 and 64% and Ouhadi cultivar 88 and 56% related to culture medium containing EPS with maximum amount and nutrient broth culture medium with minimum amount of EPS, respectively. The overall results of this study demonstrated that the B. amyloliquefaciens with high production of exopolysaccharide had a strong ability to control take–all disease in comparison with treatment of NB culture medium.