جداسازی و بررسی ویژگی‌های اکتینوباکتری‌های محرک رشد گیاه متحمل به شوری از ریزوسفر گیاهان زراعی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان ایران.

2 هیات علمی

3 دانشیار گروه مهندسی علوم خاک دانشگاه تهران

4 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی

چکیده

سابقه و هدف : در چند دهه گذشته، شوری خاک تولید محصولات کشاورزی جهان را بیش از ۵۰ درصد کاهش داده است. این مشکل به ‌عنوان یکی از موانع اصلی برای بهره‌وری محصولات در مناطق خشک و نیمه‌خشک در نظر گرفته شده است. تنش شوری با تغییر در فشار اسمزی و سمیت یونی بر رشد گیاهان تأثیر گذاشته و تنوع زیستی خاک را مختل می‌کند. اکتینوباکتری‌های متحمل به شوری می‌توانند تنش‌های غیرزیستی مانند شوری و خشکی را کاهش داده و ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را بهبود ببخشند. اکتینوباکتری‌های محرک رشد گیاه باعث افزایش دسترسی مواد مغذی، بهبود رشد و کنترل عوامل بیماری‌زا در گیاهان می‌شوند. این پژوهش باهدف جداسازی و غربالگری جدایه‌های اکتینوباکتری متحمل به شوری از ریزوسفر گیاهان زراعی و سنجش توان حل‌کنندگی سیلیکات و برخی دیگر از سازوکارهای محرک رشدی آن‌ها انجام شد.
مواد و روش‌ها: اکتینویاکتری محرک رشد گیاه از ریزوسفر گیاهان زراعی ذرت، گوجه‌فرنگی، سویا، کنجد جداسازی و غربالگری شدند. به‌منظور بررسی میزان تحمل به شوری، تمام جدایه‌ها در محیط کشت با سطوح مختلف شوری ناشی از کلرید‌ سدیم مورد ارزیابی قرار گرفتند. جدایه‌های اکتینوباکتری با توانایی رشد در محیط حاوی 1 مولار کلرید‌سدیم انتخاب و سپس خصوصیات محرک رشدی جدایه‌ها شامل: توانایی تولید ترکیبات ایندولی، انحلال فسفات معدنی، انحلال سیلیکات معدنی، تولید سیدروفور، تولید آمونیاک، و آنزیم‌های هیدرولیتیک شامل سلولاز و پروتئاز بررسی شد.
یافته‌ها: تعداد 67 جدایه اکتینوباکتری از ریزوسفر گیاهان ذکر شده، جداسازی شد.تمام جدایه‌ها قادر به رشد در محیط کشت حاوی 2/0 مولار کلرید ‌سدیم بودند. 80 درصد جدایه‌ها در محیط کشت حاوی 5/0 مولار، 8/32 درصد در محیط کشت حاوی 1 مولار، 9/23 درصد در محیط کشت حاوی 5/1 مولار و یک جدایه در محیط کشت حاوی 2 مولار کلرید‌ سدیم قادر به رشد بودند. تمام جدایه‌های اکتینوباکتری دارای توان تولید ترکیبات ایندولی بودند که بیش‌ترین میزان تولید مربوط به جدایه GP12 بود . تعداد ۲۰ جدایه توانمندی انحلال فسفات معدنی را داشتند و جدایه GP64 با 8/187 میلی‌گرم در لیتر بیش‌ترین میزان انحلال را داشت. 6 جدایه دارای توانایی انحلال سیلیکات معدنی در محیط جامد بودند که در اندازه‌گیری کمی جدایه GP32 بیش‌ترین میزان انحلال سیلیکات معدنی با 79/122 میلی‌گرم در لیتر را داشت. تعداد 14 جدایه دارای توانایی تولید سیدروفور بودند و جدایه GP67 بیش‌ترین میزان تولید سیدروفور را نشان داد. جدایه‌های GP20، GP67، GP91 دارای توانایی آمونیفیکاسیون بیشتری از نظر کیفی نسبت به سایر جدایه‌ها بودند. بررسی تولید آنزیم‌های هیدرولیتیک نشان داد که 11 جدایه توانایی تولید آنزیم سلولاز و 3 جدایه توانایی تولید آنزیم پروتئاز داشتند.
نتیجه‌گیری: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که جدایه‌های اکتینوباکتری قادر به رشد در محیط کشت با غلظت بالای شوری و دارای چندین خصوصیت محرک رشد گیاهی هستند. برای بررسی توانمندی و کارایی جدایه‌ها، بهره‌گیری از آن‌ها برای بهبود رشد و جذب عناصر غذایی گیاه در شرایط گلدانی و مزرعه‌ای ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Isolation and characterization of salt tolerant-plant growth promoting actinobacteria from the rhizosphere of crop plants

نویسندگان [English]

  • Pooria pezeshknejad 1
  • Reza Ghorbani Nasrabadi 2
  • hassan etesami 3
  • Farhad Khormali 4
1 M.Sc. Student, Dept. of soil science, Gorgan university of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
2
3 Associate Prof., Dept. of Soil Science, Tehran University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Tehran, Iran
4 Professor, Dept. of Soil Science, Gorgan university of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Over the past few decades, soil salinity has reduced global agricultural production by more than 50%. This problem is considered one of the main barriers to crop productivity in arid and semi-arid regions. Salinity stress affects plant growth by altering osmotic pressure and ionic toxicity, disrupting soil biodiversity. Halotolerant actinobacteria can mitigate abiotic stresses such as salinity and drought and improve soil physical, chemical, and biological properties, leading to higher agricultural crop yields. Plant growth-promoting actinobacteria also increase nutrient availability, improve plant growth, and control plant pathogens. Therefore, this research was conducted with the aim of isolating and screening halotolerant actinobacterial isolates from the rhizosphere of agricultural plants and evaluate their silicate solubilization ability and some other plant growth-promoting mechanisms.
Materials and methods: Plant growth-promoting actinobacteria were isolated and screened from the rhizosphere of agricultural crops corn, tomato, soybean, and sesame. To assess their salinity tolerance, all isolates were evaluated in culture medium with different salinity levels. Actinobacteria isolates with the ability to grow in medium containing 1M NaCl were selected and then the plant growth-promoting properties of the isolates including: the ability to produce indole compounds, solubilize inorganic phosphate, solubilize inorganic silicate, produce siderophores, ammonia, and hydrolytic enzymes including cellulase and protease were measured.
Results: A total of 67 actinobacteria isolates were isolated from the rhizosphere of corn, tomato, soybean, and sesame crops. All isolates were able to grow in a culture medium containing 0.2 M sodium chloride. In a medium with 0.5 M sodium chloride, 80% of the isolates grew. Growth was observed in 32.8% of the isolates in a medium with 1 M sodium chloride, 23.9% in a medium with 1.5 M sodium chloride, and one isolate was able to grow in a medium containing 2 M sodium chloride. All actinobacterial isolates were capable of producing indolic compounds, with isolate GP12 showing the highest production rate. Twenty isolates were able to dissolve inorganic phosphate and GP64 isolate exhibiting the highest dissolution rate with 187.8 mg L-1. Six isolates could dissolve inorganic silicate in a solid environment, and quantitative measurements indicated that isolate GP32 had the highest rate (122.79 mg L-1) of inorganic silicate dissolution. Fourteen isolates were capable of producing siderophores, with isolate GP67 achieving the highest siderophore production in quantitative measurements. Isolates GP20, GP67, GP91 had qualitatively more ammonification ability than other isolates. Regarding the production of hydrolytic enzymes, 11 isolates were able to produce cellulase enzyme, and 3 isolates had the ability to produce protease enzyme.
Conclusion:
In the current study, actinobacterial isolates demonstrated growth in high-salinity sodium chloride culture media and exhibited multiple plant growth-promoting characteristics. These isolates show promise as agents to improve plant growth and crop yield. Confirming their effectiveness and capabilities requires pot and field trials to evaluate their influence on plant development and nutrient absorption.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Actinobacterium
  • phosphate solubilization
  • salinity stress
  • silicate solubilization
  • siderophore