بررسی بازدارندگی باکتری‌های اندوفیت یونجه علیه باکتری بیمارگر Clavibacter michiganensis subsp. insidiosus عامل پژمردگی در شرایط آزمایشگاه و گلخانه

نوع مقاله: مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشکده بوعلی سینا، همدان

چکیده

باکتری‌های اندوفیت گروه مهمی از باکتری‌ها هستند که از طریق تولید فیتوهورمون­ها، تولید عوامل ضد قارچ و ضد باکتری، تولید سیدروفور، رقابت غذایی و القای مقاومت سیستمیک میزبان، باعث مهارزیستی عوامل بیماری‌زای گیاهی می‌شوند. هدف از این پژوهش دستیابی به جدایه‌های اندوفیت با اثر آنتاگونیستی علیه عامل پژمردگی یونجهClavibacter michiganensis subsp. insidiosus در شرایط آزمایشگاهی و گلخانه بود. به‏منظور انجام این پژوهش طی نمونه‌برداری‌های انجام شده، جدایه‌های باکتریایی از مزارع یونجه در استان همدان جداسازی شدند. سپس در شرایط آزمایشگاه، تأثیر آنتاگونیستی جدایه‌ها علیه باکتری عامل پژمردگی یونجه بررسی‌ شد. در شرایط آزمایشگاهی به روش کشت سه نقطه‏ای در محیط کشت  Nutrient Agarو تشکیل هالۀ بازدارنده در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. داده‌های حاصل با استفاده از نرم افزار  SASو مقایسۀ میانگین با آزمون چند دامنه­ای دانکن آنالیز شد. بر اساس بررسی‌های آزمایشگاهی، هشت جدایه که دارای میانگین قطر هالۀ بازدارنده شش میلی‌متر بودند، برای بررسی‌های گلخانه‌ای انتخاب شدند. در شرایط گلخانه ارزیابی اثر جدایه‌های باکتریایی در کنترل توسعه بیماری از طریق اندازه‌گیری فاکتورهای رشدی یونجه بررسی شد. نتایج نشان داد که جدایه‌های 8  و 56 توان کنترل بالایی داشتند؛ به‏گونه‌ای که این جدایه‏ها در سطح احتمال 1% موجب افزایش فاکتورهای رشدی گیاه شدند. ژن کدکننده
 16s rRNAجدایه‌های نماینده تکثیر و تعیین توالی شدند. نتایج نشان داد که جدایه­هایی که بیش­ترین درصد بازدارندگی را در شرایط آزمایشگاه و گلخانه داشتند، مربوط به جنس­های Bacillus subtilis، Pseudomonas sp.، Escherichia coli، Sphingomonas paucimobilis و Paenibacillus glycanilyticus بودند. باکتری‌های اندوفیت Bacillus subtilis و Sphingomonas paucimobilis دارای عملکرد مناسب علیه باکتری بیمارگر بودند. به‏گونه­ای که در اکثر ویژگی­های رشدی گیاه از جمله وزن تر، وزن خشک و ارتفاع بوته بیش‏ترین تأثیر را داشتند. این تأثیر می­تواند ناشی از تولید طیف وسیعی از آنتی‌بیوتیک‌ها و القای مقاومت سیستمیک جدایه‌ها در مهار زیستی بیماری پژمردگی باکتریایی در شرایط آزمایشگاهی و گلخانه و افزایش فاکتورهای رشدی گیاه باشد؛ نتایج حاصل می‌تواند نویدی در مدیریت و مهار زیستی  بیماری‌های خاکزاد باشد.

 

کلیدواژه‌ها


Backman, P.A. & Sikora, R.A. 2008.  Endophytes: An emerging tool for biological control. Biological Control, 46: 1–3.

Bermpohl, A., Dreier, J., Bahro, R. & Eichenlaub, R. 1996. Exopolysaccharides in the pathogenic interaction of Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis with tomato plants. Microbiological Research, 151: 391–399.

Bhattacharyya, P.N. & Jha, D.K. 2012. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): emergence in agriculture. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 28(4): 1327–50.

Brooks, D.S., Gonzalez, C.F., Appel, D.N. & Filer T.J. 1994. Evaluation of endophytic bacteria as potential biological control agents for oak wilt. Biological Control, 4: 373-381.

Fulkerson, J.F. 1960. Pathogenicity and stability of strains of Corynebacterium insidiosum. Phytopatholgy, 50: 377–380.

Gnanamanickam, S.S. & Ebenzar, I.J. 2007. Epiphytic Bacteria, Their Ecology and Function. pp.131-153. In: Gnanamanickam, S.S. (ed.), Plant-Associated Bacteria. Springer.

Hallmann, J., Quadt-Hallmann, A., Mahaffee, W.F. & Kloepper, J.W. 1997. Bacterial endophytes in agricultural crops. Canadian Journal of Microbiology, 43: 895–914.

Hugh, R. & Leifson, E. 1953. The taxonomic significance of fermentative oxidative metabolism of carbohydrates by various gram negative bacteria. Journal of  Bacteriology, 66: 24–26.

Hurek, T., Reinhold-Hurek, B., Van Montagu, M. & Kellenberger, E. 1994. Root colonization and systemic spreading of Azoarcus sp. strain BH72 in grasses. Journal of Bacteriology, 176: 1913–1923.

Innerebner, G., Knief, C. & Vorholt J.A. 2011. Protection of Arabidopsis thaliana against leaf-pathogenic Pseudomonas syringae by Sphingomonas strains in a controlled model system. Applied and Environmental Microbiology, 77(10): 3202–10.

Jahr, H., Bahro, R., Burger, A., Ahlemeyer, J. & Eichenlaub, R. 1999. Interaction between Clavibacter michiganensis and its host plants. Applied and Environmental Microbiology, 2: 113–118.

Kiraly, Z., El-Zahaby, H.M. & Klement, Z. 1997. Role of extracellular polysaccharides (EPS) slime of plant pathogenic bacteria in protecting cells to reactive oxygen species. Journal of Phytopathology, 145: 59–68.

Klement, Z., Rudolph, K. & Sands, D.C. 2001. Methods in Phytobacteriology. Akademiai Kiado, Budapest.

Kovacs, N. 1956. Identification of Pseudomonas solanacearum by the oxidase reaction. Nature, 178: 703.

Leigh, J.A. & Coplin, D.L. 1992. Exopolysaccharides in plant-bacterial interactions. Annual Review of Microbiology, 46: 307–346.

Lodewyckx, C., Vangronsveld, J., Porteous, F., Moore, E.R.B., Taghavi, S., Mezgeay, M. & van der Lelie, D. 2002. Endophytic bacteria and their potential application. Critical Reviews in Plant Sciences, 21(6): 583–606.

McCulloc, L. 1925. Aplanobacter insidiosum nr sp., the cause of an alfalfa disease. Phytopathology, 15: 496–497.

Mueller S.C. 2007. Alfalfa Growth and Development. Division of Agriculture and Natural Reasearch. Publication 8289.

Prabhat, N.J., Garima, G. Prameela, J. & Mehrotra, R. 2013. Association of rhizospheric/endophytic bacteria with plants: A potential gateway to sustainable agriculture. Greener Journal of Agricultural Sciences, 3(2): 73-84.

Raupach, G.S., Liu L., Murphy, J.F., Tuzun S. & Kloepper J.W. 1996. Induced systemic resistance in cucumber and tomato against cucumber mosaic cucumovirus using plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Plant Disease,80: 891-894.

Ryan, A.D., Kinkel, L.L. & Schottel, J.L. 2004. Effect of pathogen isolate, potato cultivar, and antagonist strain on potato scab severity and biological control. Biochemical Science Technology, 14: 301–311.

Samac, D.A., Nix, R.J. & Oleson, A.E. 1998. Transmission frequency of Clavibacter michiganensis subsp. insidiosus to alfalfa seed and identification of the bacterium by PCR. Plant Disease, 82: 1362–1367.

Schaad, N.W., Jones, J.B. & Chun, W. 2001 .Laboratory Guide for the Identification of Pant Pathogenic Bacteria. American Phytopathological Society, Paul, MN.

Sigmon, J. & Larcom, L.L. 1996. The effect of ethidium bromide on mobility of DNA fragments in agarose gel electrophoresis. Electrophoresis, Wiley Online Library, 17(10): 1524–1527.

Stajkovich, O., De Meyer, S., Milicic, B., Willems, A. & Delic D. 2009. Isolation and characterization of endophytic non-rhizobial bacteria from root nodules of alfalfa (Medicago sativa L.) Botanicaserbica, 33(1): 107–114.

Sturz, A.V. & Nowak, J. 2000. Endophytic communities of rhizobacteria and the strategies required to create yield enhancing associations with crops. Applied Soil Ecology, 15: 183–190.

Vichova, J. & Kozova, Z. 2004. The virulence of Clavibacter michiganensis subsp. insidiosus strains and tests of alfalfa varieties for resistance to the wilt pathogen. Journal of Plant Protection Research, 44(2): 147–154.

Wilhelm, E., Arthofer, W., Schafleitner, R. & Krebs, B. 1998. Bacillus subtilis an endophyte of chestnut (Castenea sativa) asantagonist against chestnut blight (Cryphonectria parasitica). Plant Cell Tissue and Organ Culture, 52: 105.