بررسی نقش باکتری‌های اندوفیت گندم در القاء مقاومت علیه Gaeumannomyces graminis var. tritici در گلخانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

در این بررسی امکان القای مقاومت در گندم (رقم پیشگام) علیه بیماری پاخوره ناشی از قارچGaeumannomyces graminis var. tritici (Ggt) با کاربرد پنج استرین باکتریایی اندوفیت در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شدت بیماری در گیاهان تیمار شده نسبت به گیاهان شاهد 6/56%کاهش یافت و مقاومت گندم در برابر بیمارگر به طور قابل ملاحظه­ای افزایش یافت. در این پژوهش فعالیت آنزیم­های کیتیناز و بتا–1 و 4–گلوکاناز در گیاهان گندم تیمار شده با پنج باکتری اندوفیت جدا شده از گندم شامل: Pseudomonas fluorescens،marcescensSerratia، Microbacterium phyllosphaerae،Bacillus pumilus و Streptomyces argenteolus در زمان­های 0، 24، 48 و 168 ساعت پس از مایه­زنی گیاه با Ggt به عنوان نشانگرهای القای مقاومت مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد فعالیت این دو آنزیم در گیاهان آلوده تیمار شده با استرین­های اندوفیت به طور معنی­داری بالا بود. حداکثر فعالیت این آنزیم­ها در گیاهان تیمار شده در زمان 48 و 168 ساعت پس از مایه­زنی گندم با Ggt مشاهده شد. در زمان 48 ساعت فعالیت آنزیم β–1 و 4– گلوکاناز در گندم در اثر مایه­زنی با استرین marcescensSerratia معادل U/mg protein 0291/0 در مقایسه با شاهد سالم بدون باکتری اندوفیت و بیمارگر به میزان U/mg protein 0055/0 و شاهد بیمار آلوده به بیمارگر و تیمار نشده با باکتری اندوفیت به میزان 0075/0 بود. فعالیت آنزیم کیتیناز در اثر مایه­زنی با استرین­های Pseudomonas fluorescens و marcescensSerratia به ترتیب معادل U/mg protein 0056/0 و 0045/0 در مقایسه با شاهد سالم بدون باکتری اندوفیت و بیمارگر به میزان 0030/0 و شاهد بیمار آلوده به بیمارگر و تیمار نشده با باکتری اندوفیت به میزان 0031/0 بود.

کلیدواژه‌ها


Asher, M. J.C. & Shipton, P.J. 1981. Biology and Control of Take–all. Academic press London, 538pp.
Babaeipoor, E., Mirzaei, S., Rezaee Danesh, Y., Arjmandian, A. & Chaichi, M. 2011. Evaluation of some antagonistic bacteria in biological control of Gaeumannomyces graminis var. tritici causal agent of wheat take–all disease in Iran. African Journal of Microbiology Research, 5: 5165–5173.
Bansode, V.B. & Bajekal, S. 2006. Chatacterization of chitinases from microorganisms isolated from Lona Lake Indian Journal of Biothechnology, 5: 357–363.
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.
Bordiec, S., Paquis, S., Lacroix, H., Dhondt, S., Barka, E.A., Kauffmann, S. & Dorey, S. 2011. Comparative analysis of defence responses induced by the endophytic plant growth–promoting rhizobacterium Burkholderia phytofirmans strain PsJN and the non–host bacterium Pseudomonas syringae pv. pisi in grapevine cell suspensions. Journal of Experimental Botany, 62(2): 595–603.
Bradford, M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the estimation of microorganism quantities of protein utilizing the principle of protein–day binding. Analytical Biochemistry, 72: 248–254.
Chen, C., Bauske, E.M., Musson, G., Rodriguezkabana, R. & Kloepper, J.W. 1995. Biological control of Fusarium wilt on cotton by use of endophytic bacteria. Biological Control, 5(1): 83–91.
Clarkson, J.D.S. & Polley, R.W. 1981. Diagnosis, assessment, crop–loss appraisal and forecasting. Biology and Control of take–all. Academic Press, London, England, 251–269.‏
Cook, R. J. & Rovira, A. D. 1976. The role of bacteria in the biological control of Gaeumannomyces graminis by suppressive soils. Soil Biology and Biochemistry, 8: 269–273.‏
Edreva, A. 2004. A novel strategy for plant protection: Induced resistance. Journal of Cell and Molecular Biology, 3(2): 61–69.‏
Ghahfarokhi, R.M. & Goltapeh, M.E. 2010. Potential of the root endophytic fungus Piriformospora indica; Sebacina vermifera and Trichoderma species in biocontrol of take–all disease of wheat Gaeumannomyces graminis var. tritici in vitro, in Iran. Journal of Agriculture Science and Technology, 6: 11–18.
Hallmann, J., Quadt–Hallmann, A., Mahaffee, W.F. & Kloepper, J.W. 1997. Bacterial endophytes in agricultural crops. Canadian Journal of Microbiology, 43: 895–914.
Hardoim, P.R., van Overbeek, L.S. & van Elsas, J.D. 2008. Properties of bacterial endophytes and their proposed role in plant growth. Trends in Microbiology, 16: 463–471.
Hugh, R. & Leifson, E. (1953). "The taxonomic significance of fermentative versus oxidative metabolism of carbohydrates by various gram negative bacteria". Journal of Bacteriology, 66(1): 24.
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.
Kavak, K. & Boydak, E. 2006. Resistance levels of 26 sesame breeding lines to Fusarium wilt disease. The Plant Pathology Journal, 24: 141–146.
Klement, Z., Rudolph, K. & Sands, D.C. 2001. Methods in Phytobacteriology. Akademiai Kiado, Budapest.
Kwak, Y.S. & Weller, D.M. 2013. Take–all of Wheat and Natural Disease Suppression: A Review. The Plant
Pathology Journal, 29: 125–135.
Lagzian, A., Saberi Riseh, R., Khodaygan, P., Sedaghati, E. & Dashti, D. 2013. Introduced Pseudomonas fluorescens VUPf5 as an important biocontrol agent for controlling Gaeumannomyces graminis var. tritici the causal agent of take–all disease in wheat. Archive of Phytopathology and Plant Protection, 46: 2104–2116.
Leeman, M., Den Ouden, F.M., Van Pelt, J.A., Dirkx, F.P. Steijl, M.H., Bakker, P.A.H.M. & Schippers, B. 1996. Iron availability affects induction of systemic resistance to Fusarium wilt of radish in commercial greenhouse trials by seed treatment with Pseudomonas fluorescens WCS374. Phytopathology, 86(2): 149–155.
Liu, B., Huang, L., Kang, Z. & Buchenauer, H. 2011. "Evaluation of endophytic bacterial strains as antagonists of take–all in wheat caused by Gaeumannomyces graminis var. tritici in greenhouse and field". Journal of Pest Science, 84(3): 257–264.
Liu, B., Qiao, H., Huang, L., Buchenauer, H., Han, Q., Kang, Z. & Gong, Y. 2009. Biological control of take–all in wheat by endophytic Bacillus subtilis E1R–j and potential mode of action. Biological Control, 49(3): 277–285.‏
Madhaiyan, M., Poonguzhali, S., Senthilkumar, M., Seshadri, S., Chung, H., Jinchul, Y. A. N. G. & Tongmin, S. A. 2004. Growth promotion and induction of systemic resistance in rice cultivar Co–47 (Oryzea sativa) by Methylobacterium spp. Botanical Bulletin of Academia Sinica, 45: 315–324.
Navarre, D.A. & Mayo, D. 2004. Differential characteristics of salicylic acidmediated signaling in potato.Physiological and Molecular Plant Pathology, 64: 179–188.
Quecine, M.C., Araujo, W.L., Marcon, J., Gail, C.S. Azevedo, J.L. & Pizzirani–Kleiner, A.A. 2008. Chitinolyticactivity of endophytic Streptomyces and potential for biocontrol. Letters in Applied Microbiology, 47: 486–491.
Scheel, D. 1998. Resistance response physiology and signal transduction. Current Opinion in Plant Biology, 1(4): 305–310.‏
Schaad, N.W., Jones, J.B. & Chun, W. 2001. "Laboratory Guide for Identification of Plant Pathogenic Bacteria". Third ed. APS Press, Minnesota, 373 pp.
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.
Sturz, A.V., Christie, B.R. & Matheson, B.G. 1998. Associations of bacterial endophyte populations from red clover and potato crops with potential for beneficial allelopathy. Canadian Journal of Microbiology, 44(2): 162–167.
Tondje, P.R., Roberts, D.P., Bon, M.C., Widmer, T., Samuels, G.J., Ismaiel, A., Begoude, A.D., Tchana, T., Nyemb–Tshomb, E., Ndoumbe–Nkeng, M., Bateman, R., Fontem, D. & Hebbar, K.P. 2007. Isolation and identification of mycoparasitic isolates of Trichoderma asperellum with potential for suppression of black pod disease of cacao in Cameroon. Biological Control, 43: 202–212.
Ton, J., Pelt, J.A., Loon, L.C. & Pieterse, C.M. 2002. The Arabidopsis ISR1 locus is required for rhizobacteria‐mediated induced systemic resistance against different pathogens. Plant Biology, 4(2): 224–227.‏
Van Loon, L.C., Bakker, P.A.H.M. & Pieterse, C.M.J. 1998. Systemic resistance induced by rhizosphere bacteria. Annual Review of Phytopathology, 36: 453–483.‏
Walker, J. 1973. Gaeumannomyces graminis var. tritici. CMI Descriptions of Fungi and Bacteria. No: 381–383 .
Yedidia, I., Benhamou, N., Kapulnik, Y. & Chet, I. 2000. Induction and accumulation of PR proteins activityduring early stages of root colonizationby the mycoparasite Trichoderma harzianum strain T 203. Plant Physiology and Biochemistry, 38: 863–873.‏
Yeidia, I., Srivastva, A., Kapulink, Y. & Chet, I. 2001. Effect of Trichoderma harzianum on microelement concentration and increased growth of cucumber plants. Plant Soil, 235: 235–242.