اثر تلقيح سودوموناس هاي آزادكننده پتاسيم بر رشد و جذب پتاسيم گوجه فرنگي در دو خاك با مقادير مختلف پتاسيم در دسترس

Effect of Potassium Releasing Pseudomonads on Growth and K Uptake of Tomato in Two Soils with Different Amount of Available K

پتاسيم يكي از عناصر غذايي اصلي ضروري براي گياهان است كه نقش حياتي در فرايند هاي گياه دارد. اين عنصر غالب ترين كاتيون جذبي به وسيله گياهان مي باشد و در رشد و توسعه و متابوليسم گياه نقش اساسي دارد. پتاسيم در خاك به اشكال قابل استفاده، غيرتبادلي و در ساختار كاني ها وجود دارد. پتاسيمي كه در ساختار كاني ها حضور دارد بيش از 90 تا 95 درصد پتاسيم خاك را به خود اختصاص مي دهد. اين شكل پتاسيم (پتاسيم موجود در كانيها) براي گياهان به اين سادگي قابل استفاده نمي باشد، بلكه گياهان قادرند پتاسيم را تنها از فاز محلول خاك جذب و مورد استفاده قرار دهند. برخي از ريزجانداران خاك قادرند با سازوكارهايي، پتاسيم تثبيت شده و غيرتبادلي خاك را به فرم قابل استفاده تبديل كنند و فراهمي پتاسيم را براي گياه افزايش دهند. استفاده از باكتريهاي محرك رشد به ويژه باكتريهاي آزادكننده پتاسيم به عنوان كود زيستي يك شيوه اميدبخش در بهبود تغذيه پتاسيمي گياهان و توليد آنها بوده و شيوه همسو با كشاورزي پايدار مي باشد. بر اين اساس آزمايش بر روي جداسازي و شناسايي اين قبيل از باكتريها و بررسي كارايي آنها در تحقيقات اخير مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش توانايي پنج جدايه ميكروبي Pseudomonas spp. از باكتري هاي آزادكننده پتاسيم شامل S 6-6، S 10-3، S 14-3، S 19-1 و S 21-1 بر بهبود رشد و افزايش جذب پتاسيم توسط گياه گوجه فرنگي در دو خاك با پتاسيم قابل استفاده كمتر از mg/kg 200 و خاك با پتاسيم قابل استفاده بيشتر از mg/kg 400 در حضور ريزجانداران بومي خاك بررسي شد. در اين تحقيق دو خاك مختلف با ميزان پتاسيم قابل استفاده كمتر از 200 ميلي گرم بر كيلوگرم (خاك خلعت پوشان) و بيش از 400 ميلي گرم بر كيلوگرم (خاك كندوان) مورد استفاده قرار گرفت. همه جدايه هاي باكتريايي مورد استفاده در اين پژوهش (S6-6، S10-3، S14-3، S19-1 و S21-1) متعلق به جنس سودوموناس بودند و توانايي آنها به عنوان باكتريهاي آزادكننده پتاسيم مورد ارزيابي قرار گرفت. جهت استفاده باكتريها به عنوان زادمايه باكتريايي، ابتدا كشت تازه اي از آنها در محيط نوترينت براث تهيه شد و براي تلقيح كشت گياه مورد استفاده قرار گرفت. براي تلقيح هر گلدان از 10 ميلي ليتر زادمايه باكتريايي استفاده شد. آزمايش در قالب طرح كاملا تصادفي در دو خاك با مشخصات فوق با حضور 5 جدايه باكتري و يك تيمار شاهد (بدون تلقيح ميكروبي) با در نظر گرفتن سه تكرار به انجام رسيد. بذرهاي گوجه فرنگي با زادمايه باكتريايي آغشته شد و كشت در خاك غيراستريل در حضور ريزجانداران بومي خاك انجام پذيرفت. آزمايش تا ابتداي فاز زايشي پيش رفت و پارامترهاي رشدي و تغذيه اي گياه (نظير شاخص كلروفيل، وزن تر و خشك بخش هوايي و ريشه، مقادير عناصر فسفر و پتاسيم) اندازه گيري شد. آناليز داده ها با نرم افزار SPSS صورت پذيرفت و مقايسات ميانگين به روش دانكن انجام شد. نتايج در خاك با پتاسيم قابل استفاده كمتر از mg/kg 200 نشان داد كه شاخص كلروفيل، وزن خشك اندام هوايي و ريشه، جذب پتاسيم و فسفر در اندام هوايي و ريشه متاثر از جدايه هاي باكتريايي بوده است. مقايسه ميانگين نشان داد جدايه S 21-1 بيشترين شاخص كلروفيل، وزن خشك اندام هوايي، جذب پتاسيم و فسفر اندام هوايي را داشت كه به ترتيب باعث افزايش 23.7، 12، 22.20 و 41 درصد نسبت به شاهد شد. جدايه S 14-3 بيشترين وزن خشك ريشه، جذب پتاسيم و فسفر ريشه را داشت و به ترتيب باعث افزايش 36.6، 24.88 و 32.7 درصد نسبت به شاهد شد. اثرات باكتري بر ويژگي هاي اندازه گيري شده در خاك با پتاسيم قابل استفاده بيشتر از mg/kg 400 معني دار نشد. اما مقايسه ميانگين نشان داد بيشترين مقدار شاخص كلروفيل متعلق به جدايه S21-1 بود كه نسبت به شاهد 14.11 درصد افزايش نشان داد و دو جدايه S14-3 و S21-1 بيشترين جذب پتاسيم و فسفر اندام هوايي را داشتند كه به طور متوسط نسبت به شاهد 7 درصد افزايش نشان دادند، هر چند اين اختلافات معني دار نبود. در اين آزمايشات، جدايه هاي S21-1 و S14-3 نسبت به ساير جدايه ها برتر شناخته شدند. اين آزمايش مشخص ساخت كه اثربخشي باكتريهاي آزادكننده پتاسيم متاثر از پتاسيم قابل استفاده خاك مي باشد و هر چه ميزان پتاسيم قابل استفاده در خاك كمتر باشد مي توان انتظار داشت كه اثربخشي اين باكتريها افزايش يابد. تحقيقات در زمينه جداسازي باكتريهاي آزادكننده پتاسيم بايستي ادامه داشته باشد و بايستي جدايه هاي باكتري در شرايط مختلف محيطي و در خاك هاي متفاوت مورد آزمايش قرار گيرند، تا با آزمايشاتي از اين دست بتوان سويه هاي كارآمد را براي استفاده در عرضه كشاورزي معرفي نمود.

Introduction: Potassium is a major and essential plant macronutrient and the most abundant absorbed cation in higher plants. Potassium (K) plays an important role in the growth, metabolism, and development of plants. There are three forms of potassium found in the soil viz., soil minerals, nonexchangeable and available form. Soil minerals make up more than 90 to 98 percent of soil potassium. It is tightly bound and most of it is unavailable for plant uptake. Plants can uptake potassium only from the soil solution. Many indigenous soil microorganisms have the potential to absorb and mobilize the fixed form of nutrients from trace mineral sources. The use of plant growth promoting rhizobacteria including potassium-solubilizing bacteria as a biofertilizer could work as a sustainable solution to improve plant nutrient uptake and production. In this study the effect of five isolates of Pseudomonas were assessed on the growth and K uptake of tomato in two different soils with less than 200 mg/kg and more than 400 mg/kg available potassium. Materials and Methods In this study, two different soil, Khalat pushan (K <200 mg/kg) and Kandovan (K >400 mg/kg) were used. All the isolates including S6-6, S10-3, S14-3, S19-1 and S21-1 used in this study belonged to Pseudomonas genus and their potential were examined as a potassium releasing bacteria (KRB). Bacterial isolates were cultured in NB medium and were used in pot experiments. Experiment was conducted in a completely randomized design with three replications in two different soils by application of five bacterial isolates and the control without inoculum. Tomato seeds were inoculated with bacterial isolates in non-sterile soil and in the presence of indigenous soil microflora and the experiment continued until the beginning of the reproductive phase. The rate of inoculation was 10 ml of bacteria per pot. Growth and nutritional parameters such as dry weight of shoot and root, chlorophyll index, content of K and P in plant tissue were measured. Data analysis was performed by SPSS software, and the means were compared at α꞊5% by Duncan test. Results and Discussion: The results of statistical analysis in the soil with less than 200 mg/kg available potassium (Khalatpoushan) showed the significant effect of bacterial inoculation on chlorophyll index, shoot and root dry weight and potassium and phosphorus content in shoot and root in bacterial treatments compared to the control. The highest amount of chlorophyll index, shoot dry weight and shoot absorption of potassium and phosphorus was accounted for S21-1. The highest amount of root dry weight and root absorption of potassium and phosphorus was accounted for S14-3.The results of second experiment in soil with more than 400 mg/kg available potassium (soil collected from Kandovan) showed that the measured properties were not affected by bacterial treatments. The highest amount of chlorophyll index was achieved by S14-3. The highest uptake of shoot potassium and phosphorus were recorded in plants which were inoculated by S14-3 and S21-1; however, the differences were not significant. While in this study we did not measure released K by bacteria in in-vitro condition but in the previous studies, their ability in K releasing from mica minerals such as muscovite and biotite had been measured and reported. Production of organic acid is one mechanism which proposed to explain potassium releasing ability of potassium releasing bacteria. It seems that this mechanism has the role in P solubilization, K releasing and solubilizing other nutients by plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Conclusions: These results suggested that plant growth stimulating efficiency of bacterial inoculants affected by soil nutritional condition. The bacterial inoculation had a much better stimulatory effect on plant growth in soils with low available potassium. In this experiment, two isolates, S21-1 and S14-3 were better than the other isolates. Study in this area should be done especially in isolation and identification of potassium releasing bacteria from different soil samples. In the next step, these isolates should be tested in different soils under different climate conditions of the country, to choose robust and efficient isolate and intorduce them as KSB biofertilizer in counntry. It was the first report in Iran to test Pseudomonas isolates as KSB, while in the previous studies other genera especially bacteria belonged to Bacillus was reported in Iran