بررسی صفات فنوتیپی و برخی خصوصیات محرک رشدی باکتری‌های ریزوبیومی جداسازی شده از گره‌های ریشه‌ای سویا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

هیات علمی

چکیده

سابقه و هدف: تثبیت بیولوژیک نیتروژن فرآیندی زیستی است که منجر به تبدیل نیتروژن مولکولی هوا به شکل قابل استفاده گیاه شده نیاز نیتروژنی گیاهان را برطرف کرده و می‌تواند تا اندازه زیادی جایگزین کودهای شیمیایی شود. از سوی دیگر، خاک‌های آهکی به-دلیل pH بالا معمولاً حاوی مقادیر کمی از عناصر غذایی قابل استفاده گیاه می‌باشند و استفاده از باکتری‌های ریزوسفری محرک رشد گیاه می‌تواند قابلیت استفاده عناصر غذایی را بهبود بخشد.. تشکیل گره به وسیله باکتری‌های ریزوبیومی در سویا و برقراری همزیستی آن‌ها متأثر از عوامل مختلفی در خاک است. هدف از این پژوهش جداسازی و غربالگری باکتری‌های ریزوبیومی همزیست با گره‌های ریشه‌ای سویا، ارزیابی توان مقاومت به برخی از تنش‌ها و توان تولید برخی متابولیت‌های محرک رشد و بازدارنده عوامل بیماریزا در باکتری‌های منتخب بود.
مواد و روش‌ها
گره‌های ریشه‌ای سویا از 21 مزرعه در نقاط مختلف استان گلستان جمع‌آوری شدند. گره‌های ریشه‌ای سالم با استفاده از اتانول 95 درصد (30 ثانیه) و سپس غوطه ورکردن آنها در هیپوکلریت سدیم 5/2 درصد به مدت 3-2 دقیقه ضدعقونی سطحی شده و در نهایت 7 بار با استفاده از آب مقطر استریل شستشو شدند. گره‌های استریل با استفاده از یک میلی‌لیترآب استریل در لوله‌های آزمایش له شده و سوسپانسیون حاصل در محیط کشتYMA حاوی کنگو رد کشت داده شد. پلیت‌های تلقیح شده در دمای 28 درجه سلسیوس به مدت 6-3 روز خوابانیده شدند. آزمون گره‌زایی گیاه با استفاده از 21 جدایه ریزوبیومی و در گلدان‌های شنی انجام پذیرفت. جدایه‌های مختلف ریزوبیومی از نظر تحمل به تنش‌ها (شوری، خشکی، دما،)، مقاومت به علف‌کش‌ها و آنتی‌بیوتیک‌ها، تولید آنزیم‌های هیدرولیتیک، سیدروفور و سیانید هیدروژن غربالگری شدند.
یافته‌ها
تست گره‌زایی نشان داد که تنها 11 جدایه از 21 جدایه مورد بررسی بر روی ریشه‌های گیاه سویا گره تشکیل دادند. فقط سه جدایه سیدروفور تولید نموده و هیچ یک از جدایه‌ها توان تولید سیانید هیدروژن را نداشتند. نتایج نشان داد که همه جدایه‌ها تا 5 درصد NaCl را تحمل نمودند. ارزیابی تحمل دمایی نشان داد که تنها جدایه‌های شماره 2 و 16 به دمای 42 درجه سلسیوس حساس بوده و بقیه جدایه‌ها به خوبی در این دما رشد نمودند. همه جدایه‌های مورد بررسی به آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین حساس بوده در حالی‌که آنتی‌بیوتیک-های کلرامفنیکل و استرپتومایسین اثر بازدارندگی بر رشد جدایه‌های رایزوبیومی نداشتند.. اثر بازدارندگی علف کش تریفلورالین بر رشد جدایه‌های رایزوبیومی بیشتر از سوپر‌گالانت بود. تنش خشکی اعمال شده به وسیله پلی‌اتیلن‌گلیکول تاثیر منفی بر رشد جدایه‌های رایزوبیومی داشت و شدت آن به سطح خشکی و جدایه رایزوبیومی بستگی داشت. توانمندی ترشح آنزیم های هیدرولیتیک نشان داد که 2/14، 8/42 و 6/47 در صد از جدایه‌ها به ترتیب آنزیم های آلفا-آمیلاز، سلولاز و پروتئاز تولید نمودند.
نتیجه‌گیری: ویژگی‌های افزاینده رشدی گیاه در جدایه‌های باکتریایی بررسی شده در این پژوهش نشان داد که برخی از جدایه‌ها توانایی بهره‌گیری بالقوه به عنوان باکتری افزاینده رشد گیاه را دارا می‌باشند. آن دسته از جدایه‌های توانمند در تولید سیدروفور و ترشح آنزیم‌های پروتئاز، آمیلاز و سلولاز وهم‌چنین جدایه‌های توانمند جهت رشد تحت شرایط تنشی مختلف می‌توانند به عنوان جدایه‌های بالقوه در تولید مایه تلقیح جهت بررسی توانمندی تثبیت نیتروژن آنها در سیستم همزیستی سویا-ریزوبیوم در کشت گلدانی و مزرعه‌ای مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of phenotypic and growth promotion characteristics of rhizobia isolated from soybean root nodules

نویسنده [English]

  • Reza Ghorbani Nasrabadi
چکیده [English]

Background and objectives: Nitrogen fixation is a biological process, which provides atmospheric nitrogen in usable form for plants, and satisfies the plants N requirement and can replace chemical fertilizers in high proportion. On the other hand, calcareous and high pH soils have usually small amounts of nutrients in available forms and use of plant growth promoting rhizobacteria can increase the availability of nutrients. Soybean nodulating rhizobia and establishment of their symbiosis is affected by different factors in soil. The objective of this research was to isolate and screen the root nodule rhizobia of soybean and evaluation of their resistance to some stresses and capability production of some growth promotion metabolites and biocontrol agents in selected bacteria.
Materials and methods:
Soybean root nodules have been collected from 21 different fields in various zones of Golestan province, Iran. Root nodules surface sterilization was performed by immersing intact nodules for 30 seconds in 95% alcohol and immediately transferred into 2.5% sodium hypochlorite for 2-3 minutes and finally were rinsed seven times by sterile distilled water. The sterilized nodules were crushed using 1 ml of sterile water in test tube and the slurry was streaked on Yeast Extract Mannitol Agar (YMA) containing Congo red. The inoculated petri plates were incubated at 28°C for 3-6 days. Plant nodulation test was done with 21 rhizobial isolates under sand condition in pot experiment. The different rhizobial isolates were screened for stresses tolerance (salinity, drought, temperature,), herbicide and antibiotics resistance, production of hydrolytic enzymes, siderophore and hydrogen cyanid (HCN).
Results: Nodulation assay showed only 11 of 21 isolated strains formed nodule on soybean roots. Only three of the isolates produced siderophore and none of them showed HCN production capability. The results showed that all the strains tolerated up to 5% NaCl. Evaluation of tolerance to temperatures showed that only isolates No. 2 and 16 were sensitive to 42 °C and the other strains grew well at high temperature. All the isolates were sensitive to tetracycline antibiotic while no inhibitory effect of the chloramphenicol and streptomycin was observed on growth of rhizobial isolates. Between two herbicides Trifluralin showed more inhibitory effect on rhizobial growth than Gallant super. Drought stress imposed by polyethylene glycol affect negatively the rhizobial growth and the severity effect depends on rhzobial isolates and drought levels. Capability of hydrolytic enzymes secretion showed that 14.2, 42.8 and 47.6 % of the isolstes produced α-amlyase, cellulose and protease, respectively.

Conclusion: Plant growth promotion characteristics of bacterial isolates, in this research, showed that some of the isolates had the potential to use as PGPB. Those isolates capable to produce siderophore and protease, amylase and cellulase secretion as well as have the ability to grow under various stresses conditions, could use as potential isolates in inoculum production to evaluate their nitrogen fixation in soybean –rhizobium symbiosis under pot and field culture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Siderophore
  • hydrogen cyanid
  • Antibiotic
  • herbicide
  • cellulase