نوع مقاله : علمی پژوهشی - زراعت
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری خاک‌شناسی، گروه خاک‌شناسی، دانشکده کشاورزی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران
2 استاد، گروه خاک‌شناسی، دانشکده کشاورزی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران
3 استادیار، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران
4 استادیار، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم، واحد لارستان، دانشگاه آزاد اسلامی، لارستان، ایران
چکیده
باکتری‌های محرک رشد گیاهی (PGPR) گروه وسیعی از باکتری‌ها را شامل می‌شود که می‌توانند به‌طور مستقیم و یا غیرمستقیم، کمیت و کیفیت رشد گیاه را بهبود بخشند. این پژوهش به منظور غربالگری سویه‌های PGPR با صفات مختلف محرک رشد در خاک‌های آهکی و استفاده از این سویه‌های PGPR به‌عنوان تلقیح بیولوژیکی یونجه انجام شد. در این راستا در پاییز 1399 در مجموع 45 نمونه خاک آهکی از ناحیه ریزوسفری گیاهان مختلف در جنوب استان فارس برداشت شد. تعداد 181 جدایه، جداسازی شدند. در غربالگری اولیه تعدادی از آن‌ها دارای خصوصیت انحلال فسفات، تولید سیدروفور و تولید ایندول استیک اسید (IAA) بودند. در غربالگری ثانویه، جدایه‌های برتر در این سه خصوصیت محرک رشدی انتخاب شدند و جدایه SF1038 در انحلال فسفر، جدایه SF1092 در تولید سیدروفور و جدایه SF1050 در تولید IAA به‌عنوان جدایه برتر انتخاب گردیدند. در آزمون تولید ACC-دآمیناز، هر سه جدایه برتر توانستند این آنزیم را تولید کنند. شناسایی مولکولی جدایه‌ها، از طریق تکنیک توالی یابی ژن 16S rRNA صورت گرفت و جدایه‌های SF1038، SF1050 و SF1092 به‌ترتیب متعلق به گونه‌های Bacillus Cereus، Pseudomonas Syringae و Pseudomonas Alcaliphila بودند که در پایگاه NCBI ثبت گردیدند. در آزمایشات گلخانه‌ای مشخص گردید، تلقیح باکتری Pseudomonas Alcaliphila بهترین عملکرد را در طول اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی، تولید کلروفیل، تولید پروتئین خام یونجه (medicago sativa L.) و کمترین تولید پرولین را تحت تنش شوری نشان داد، در‌حالی‌که تلقیح باکتری Pseudomonas Syringae عملکرد بهتری را در طول و وزن خشک ریشه داشت. گرچه تلقیح باکتری Bacillus Cereus باعث افزایش در شاخص‌های رشد و پارامترهای بیوشیمیایی نسبت به شاهد گردید، اما از دو جدایه برتر دیگر عملکرد ضعیفتری داشت. تلقیح با Pseudomonas Alcaliphila میزان کلروفیل کل معادل 23/10 میلی‌گرم بر گرم را به ثبت رساند که افزایش 13 درصدی را نسبت به شاهد در شوری 2 dS m-1 داشته است. در مورد تولید پرولین تیمار شاهد در شوری 7 dS m-1 با میانگین 177/1 میکرومول بر گرم بیشترین، و تیمار تلقیح‌شده با Pseudomonas Alcaliphila در شوری 2 dS m-1 با تولید 173/0 میکرومول بر گرم کمترین پرولین را تولید نموده است. هم‌چنین تولید پروتئین خام در تیمارهای تلقیح‌شده با Pseudomonas Alcaliphila و Pseudomonas Syringae در شوری 2 dS m-1 به‌ترتیب با 94/13 و 87/13 میلی‌گرم بر گرم بهترین عملکرد را داشته‌اند و اختلاف معنی‌داری در سطح 5 درصد ندارند. در همه تیمارهای باکتریایی، با افزایش شوری از 2 به 7 دسی‌زیمنس بر متر، در همه شاخص‌های رشد کاهش معنی‌دار رخ داده است، اما تلقیح با باکتری‌های PGPR سبب افزایش شاخص‌های رشد و پارامترهای بیوشیمیایی نسبت به شاهد در شرایط شوری بیشتر شده است. به این ترتیب، می‌توان نتیجه گرفت، سویه Pseudomonas Alcaliphila می‌تواند برای بهره‌برداری به‌عنوان یک تلقیح زیستی یا کود زیستی در خاک‌های آهکی و تحت تنش شوری استفاده شود تا بهره‌وری بهتر و پویایی اکولوژیکی را فراهم نماید.
کلیدواژه‌ها: خصوصیات محرک رشد، شوری، یونجه، ACC- دآمیناز، PGPR
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
The Effect of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria Producing ACC-Deaminase, IAA, Siderophore and Phosphate Solubilization on Growth Indices, Chlorophyll, Proline and Protein in Alfalfa at Different Levels of Salinity
نویسندگان [English]
- Seyed Hassan Tafaroji 1
- Seyed Ali Abtahi 2
- Mojtaba Jafarinia 3
- mehdi ebadi 4
1 Ph.D. Student of Soil Science, Department of Soil Science, Faculty Agriculture , Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran
2 Professor, Department of Soil Science, Faculty Agriculture, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran
3 Assistant Professor, Department of Biology, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran
4 Assistant Professor, Department of Microbiology, Larestan Branch, Islamic Azad University, Larestan, Iran
چکیده [English]
Introduction
Agriculture practices involve the extensive utilization of chemical fertilizers that lead to several impacts, namely groundwater pollution, eutrophication, and production of greenhouse gases. These ultimately lead to environmental pollution and pose several health risks. With this respect, plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) consist of a diverse collection of rhizobacteria that occur in the rhizospheric zone and interact with plant roots. Moreover plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) are a heterogeneous group of bacteria found in the rhizosphere, associated with roots and root surfaces or living freely in the soil and influencing plant growth directly or indirectly. A large number of bacteria is reported to contribute to plant growth, including species of Pseudomonas, Azospirillum, Azotobacter, Klebsiella, Enterobacter, Acinetobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Burkholderia, Bacillus, and Serratia. Additionally, several reports indicate the application of ACC-deaminase-producing PGPR in facilitating plant growth and inducing tolerance in various abiotic stresses, namely (1) salt stress, (2) drought stress, (3) heat stress, (4) chilling stress, etc. The present study was performed to screen PGPR strains with different PGP traits in calcareous soils under salinity condition and to use such PGPR strains as biological inoculation.
Materials and Methods
In this study, 45 rhizospheric soil samples were collected from different crops in agricultural farms and placed in plastic bags, and transported to a laboratory, where it was refrigerated at 4 ° C until further use. To obtain a solution of 10-4 to 10-6 dilutions, one milliliter of suspension was serially diluted and 100 microliters of this suspension solution were spread onto the sterile nutrient agar medium. plates were incubated at 28±2°C for 48 hours in a BOD incubator. Rhizobacterial isolates with a different morphological appearance and fast growth on agar plates were randomly selected and purified by repetitive streaking on the fresh medium. After purification, these PGPR isolates were screened for PGP traits. Isolates with phosphate solubilization, siderophore production, IAA production and ACC-deaminase production were screened and finally three isolates were selected for molecular identification and pot experiments.
Results and Discussion
In this research, a total of 45 rhizospheric soil samples were collected from the rhizosphere of different plants. 181 isolates were purified and isolated. In the initial screening, some of them were characterized by phosphate solubilization, siderophore production and indole acetic acid (IAA) production. In the secondary screening, superior isolates were selected in these three growth-promoting traits, and in the ACC-deaminase production test, all three isolates were able to produce this enzyme. Molecular identification of the isolates was performed by 16S rRNA gene sequencing technique and the isolates belonged to Bacillus Cereus, Pseudomonas Syringae and Pseudomonas Alcaliphila which were registered in the NCBI database. In greenhouse experiments, inoculation of Pseudomonas Alcaliphila showed the best performance shoot length, shoot dry weight, chlorophyll production, crude protein production of alfalfa (medicago sativa L.) and lowest proline production under salinity stress, while inoculation of Pseudomonas Syringae had better yield at root length and root dry weight.
Conclusion
Extremely cost-effective methods such as applications of microorganisms with PGPR activities can enhance plant growth, speed up seed germination, improve seedling emergence, and protect plants. In conclusion, the applied plant-growth-promoting rhizobacteria (PGPR) bacterial SF1050 strain (Pseudomonas Alcaliphila) proved to be a potential candidate for improving alfalfa crops in salinity conditions. Nevertheless, it is suggested to validate the current results by conducting field trials.
کلیدواژه‌ها [English]
- ACC-deaminase
- Alfalfa
- PGP-trait
- PGPR
- Salinity
)