بررسی برخی از اسانس‌های گیاهی بر روی رشد و تولید بیوفیلم باکتری‌های Pectobacterium carotovorum و Pectobacterium atrosepticum

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 استادیار، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه گیاه پزشکی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

4 دانش آموخته دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان،خرم آباد، ایران

5 دانش آموخته دکتری، گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

10.22092/bcpp.2023.360551.324

چکیده

این تحقیق با استفاده از برخی ترکیبات طبیعی برای مدیریت بیماری‌های پوسیدگی نرم باکتریایی با عامل sp.  Pectobacterium انجام شد. اسانس گیاهان به‌لیمو (Lippia citriodora)، پونۀ کوهی (Origanum vulgare)، گوش بره (Phlomis fruticose)، مرزه (Satureja spicigera) و میخک (Syzygium aromaticum) با روش تقطیر با آب، استخراج و اثر بازدارندگی آن­ها در برابر بیمارگرهای باکتریایی عامل پوسیدگی نرم Pectobacterium carotovorum و Pectobacterium atrosepticum در شرایط آزمایشگاهی بررسی شد. اثرات ضدمیکروبی اسانس­های گیاهان دارویی به روش نشت در آگار نشان داد که تمامی اسانس­های مورد مطالعه دارای اثرات بازدارندگی معنی­داری (P≤0.01) در جلوگیری از رشد بیمارگر­های باکتریایی بودند. اثر حداقل غلظت مهارکنندگی رشد (MIC) اسانس­ها بر تشکیل بیوفیلم دو عامل بیمارگر، نشان داد که در غلظت  بالای MIC اسانس، یعنی در غلظت‌ 125 پی‌پی‌ام بیوفیلم تشکیل نشده ، اما در غلظت‌های کمتر مثل 62/15 پی پی ام، بیوفیلم تشکیل شد. محاسبه غلظت بازدارنده افتراقی (شاخص (FIC حاکی از این بود که  ترکیب‏های اسانس‏ مرزه با به‌لیمو علیه باکتری P. carotovorum فاقد اثر بودند. تجزیه ‌و تحلیل عناصر سازندۀ اسانس‌ها با کروماتوگرافی گازی–طیف‌سنجی جرمی  (GC–MS)نشان داد که سیس–توجون (47/17%)، ایزوژرانیول (23%)، سیس–پیپریتنون (5/29%)، کارواکرول (5/88%) و اوژنول (7/98%) به ترتیب ترکیبات فعال اصلی در اسانس‌های فرار گوش بره، به‌لیمو، پونۀ کوهی، مرزه و میخک بودند. نتیجه این که اسانس‌های مورد مطالعه دارای اثرات ضدمیکروبی بر باکتری‌های مذکور بوده و از بین اسانس‌های مورد بررسی اسانس­های به‌لیمو و گوش بره قوی‌تر بودند. براساس تحقیقات حاضر به نظر می‌رسد مادۀ مؤثره این دو اسانس در کنترل بیماری باکتریایی مورد نظر قابل استفاده باشد. همچنین توصیه می‌شود تاثیر این دو اسانس برای کنترل باکتری های بیماری‌زای دیگر بررسی گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadi, A., Mirzaei Najafgholi, H., Aeini, M. & Kakolvand, K. 2021. Isolation and Identification of Othello, Atlantis, and Puma Super Herbicide–resistant Bacteria Isolated from the Soil of Wheat Farms. Biological Journal of Microorganism, 10(37): 67–77.
Baghaee–Ravari, S., Moslemkhani, K. & Khodaygan, P. 2013. Assessment of genetic variability of prevalent pectinolytic bacteria causing potato tuber soft rot in eastern Iran. Journal of Plant Pathology, 95: 107–113.
Baghaee–Ravari, S., Rahimian, H., Shams–Bakhsh, M., Lopez–Solanilla, E., Antúnez–Lamas, M. & Rodríguez–Palenzuela, P. 2011. Characterization of Pectobacterium species from Iran using biochemical and molecular methods. European Journal of Plant Pathology, 129(3): 413–425.
Bhardwaj, S.K. & Laura, J.S. 2008. Antibacterial activity of some plant extracts against pathogenic bacteria Erwinia carotovora subsp. carotovora. Potato Journal, 35:1–2.
Borges, D.F., Lopes, E.A., Moraes, A.R.F., Soares, M.S., Visôtto, L.E., Oliveira, C.R. & Valente, V.M.M. 2018. Formulation of botanicals for the control of plant–pathogens: A review. Crop Protection, 110: 135–140.
Cariddi, C. & Sanzani, S.M. 2013. A severe outbreak of bacterial lettuce soft rot caused by Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum in Apulia (Italy). Journal of Plant Pathology, 95: 441–446.
Carson, C.F., Hammer, K.A. & Riley, T.V. 2006. Melaleucaa lternifolia (Tea Tree) oil: Review antimicrobialnd other medicinal properties. Journal of Microbiology, 19: 50–62.
Charkowski, A.O. 2015. Biology and control of Pectobacterium in potato. American Journal of Potato Resarch, 92(2): 223–9.
Davidsson, P.R., Kariola, T., Niemi, O. & Palva, T. 2013. Pathogenicity of and plant immunity to soft rot pectobacteria. Frontiers in Plant Science, 4: 191. 
EL–Hefny, M., Ashmawy, N.A., Salem, M.Z.M. & Salem, A.Z.M. 2017. Antibacterial activities of the phytochemicals–characterized extracts of Callistemon viminalis, Eucalyptus camaldulensis and Conyza dioscoridis against the growth of some phytopathogenic bacteria. Microbial Pathogenesis, 113: 348–356.
Emiroglu, Z. K., Yemis, G.P., Coskun, B.K. & Candogan, K. 2010. Antimicrobial activity of soy edible films incorporated with thyme and oregano essential oils on fresh ground beef patties. Meat Science, 86(2): 283–288.
Pillai, S.K., Moellering, R.C. & Eliopoulos, G.M. 2005. Antimicrobial Combinations. In: Lorian, V., Ed., Antibiotics in Laboratory Medicine, 5th Edition, the Lippincott Williams & Wilkins Co., Philadelphia, 365–440.
Gebarowska, E., Politowicz, J. & Szumny, A. 2017. Chemical composition and antimicrobial activity of Geranium robertianum L. Essential oil. Acta Poloniae Pharmaceutica, 74(2): 699–705.
Gerayeli, N., Baghaee–Ravari, S. & Tarighi, S. 2018. Evaluation of the antagonistic potential of Bacillus strains against Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum and their role in the induction of resistance to potato soft rot infection. European Journal of Plant Pathology, 150(4): 1049–1963.
Ghalem, B.R. 2016. Essential oils as antimicrobial agents against some important plant pathogenic bacteria and fungi. In: Choudhary, D.K., Varma, A., Tuteja, N. (Eds.), Eds.) Plant–Microbe Interaction: An Approach to Sustainable Agriculture. Springer, Singapore, 271–296.
Gursoy, U.K., Gursoy, M., Gursoy, O.V., Cakmakci, L., Könönen, E. & Uitto, V.J. 2009. Anti–biofilm properties of Satureja hortensis L. Essential oil against periodontal pathogens. Anaerobe, 15(4): 164–167.
Gutierrez–Pacheco, M.M., Gonzalez–Aguilar, G.A., Martinez–Tellez, M.A., LizardiMendoza, J., Madera–Santana, T.J. & Bernal–Mercado, A.T. 2018. Carvacrol inhibits biofilm formation and production of extracellular polymeric substances of Pectobacterium carotovorum subsp. Carotovorum. Food Control, 89: 210–218.
Hall–Stoodley, L., Costerton, J.W. & Stoodley, P. 2004. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews Microbiology, 2(2): 95.
Darvishnia, M., Mirzaei–najafgholi, H., Aeini, M. & Joshaghani, A. 2021. Identification and genotypic characteristics of Erwinia amylovora isolates, the causal agents of fire blight on pome fruit trees in Hamadan provincePlant Protection (Scientific Journal of Agriculture), 43(4): 19–34. 
Huang, Q. & Lakshman, D.K. 2010. Effect of clove oil on plant pathogenic bacteria and bacterial wilt of tomato and geranium. Journal of Plant Pathology, 92: 701–707.
Hyldgaard, M., Mygind, T. & Meyer, R.L. 2012. Essential oils in food preservation: mode of action, synergies, and interactions with food matrix components. Frontiers in Microbiology, 3: 12.
Ikeura, H. & Kobayashi, F. 2015. Antimicrobial and antifungal activity of volatile extracts of 10 herb species against Glomerella cingulata. Journal of Agricultural Science, 7(9): 77.
Jeong, M.R., Park, P.B., Kim, D.H., Jang, Y.S., Jeong, H.S. & Choi, S.H. 2009. Essential oil prepared from Cymbopogon citrates exerted an antimicrobial activity against plant pathogenic and medical microorganisms. Mycobiology, 37(1): 48–52.
Kalu, C.M., Kanu, S.A., Gangireddygari, V.S.R. & Ntushelo, K. 2018. Effect of Solanum mauritianum leaf extract on the growth and morphology of Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, P. carotovorum subsp. brasiliense and Bacillus subtilis. South African Journal of Botany, 115: 289.
Kavanaugh, N.L. & Ribbeck, K. 2012. Selected antimicrobial essential oils eradicate Pseudomonas spp. And Staphylococcus aureus biofilms. Applied and Environmental Microbiology, 778: 4057–61.
Kerekes, E.B., Deák, É., Takó, M., Tserennadmid, R., Petkovits, T., Vágvölgyi, C. & Krisch, J. 2013. Anti‐biofilm forming and anti‐quorum sensing activity of selected essential oils and their main components on food‐related micro‐organisms. Journal of Applied Microbiology, 115(4): 933–942.
Kim, Y.G., Lee, J.H., Gwon, G., Kim, S.I., Park, J.G. & Lee, J. 2016. Essential oils and eugenols inhibit biofilm formation and the virulence of Escherichia coli O157: H7. Scientific Reports, 6: 36377.
Mantsebo, C.C., Mazarura, U., Goss, M. & Ngadze, E. 2014. The epidemiology of Pectobacterium and Dickeya species and the role of calcium in postharvest soft rot infection of potato (Solanum tuberosum) caused by the pathogens: a review. African Journal of Agricultural Research, 9(19):1509–15.
Mari, M., Bautista–Baños, S. & Sivakumar, D. 2016. Decay control in the postharvest system: role of microbial and plant volatile organic compounds. Postharvest Biology and Technology, 122: 70–81.
Mehrsorosh, H., Gavanji, S., Larki, B., Mohammadi, M.D., Karbasiun, A. & Bakhtari, A. 2014. Essential oil composition and antimicrobial screening of some Iranian herbal plants on Pectobacterium carotovorum. Global Nest Journal, 16: 240–250.
Moghaddam, M. & Mehdizadeh, L. 2017. Chemistry of Essential Oils and Factors Influencing Their Con­stituents. In: Soft Chemistry and Food Fermentation, 379–419.
Mirzaei–Najafgholi, H., Tarighi, S., Golmohammadi, M. & Taheri, P.  2017. The effect of citrus essential oils and their constituents on growth of Xanthomonas citri subsp. citri. Molecules, 14: 22(4):591.
Mirzaei–Najafgholi, H., Aeini, M., Tarighi, S. & Golmohammadi, M. 2021. Comparing bacterial properties in relation to the virulence factors of Xanthomonas citri subsp. citri strains and evaluating resistance of subtribe Citrinae cultivars to the most virulent strain. Journal of Plant Pathology, 103: 449–460.
Mirzaei, H., Khademi, M., Nazarian_Firouzabadi, F. & Derikvand, F. 2022. Evaluation of the synergistic effect of dermasptin B1 recombinant proteins and essential oils against gram–negative phytopathogens using fractional Inhibitory Concentration Index (FIC). Biological Journal of Microorganism, (Accepted paper).
Nissen, L., Zatta, A., Stefanini, I., Grandi, S., Sgorbati, B., Biavati, B. & Monti, A. 2010. Characterization and antimicrobial activity of essential oils of industrial hemp varieties (Cannabis sativa L.). Fitoterapia, 81(5): 413–419.
O’Toole, G.A. 2011. Microtiter dish biofilm formation assay. Journal of Visualized experiments: 47.
Omidi Nasab, M. & Aeini, M. 2020. Composition and antibacterial activity of the chemical essential oil of Foeniculum vulgare and Eucalyptus to control some important plant pathogenic bacteria. Journal of Microbial World, 12(4): 393–399.
Olsen, N., Miller, J. & Nolte, P. 2006. Diagnosis & Management of Potato Storage Diseases. University of Idaho extension publication CIS 1131.
Packiavathy, I.A.S.V., Priya, S., Pandian, S.K. & Ravi, A.V. 2014. Inhibition of biofilm development of uropathogens by curcumin–an anti–quorum sensing agent from Curcuma longa. Food Chemistry, 148: 453–460.
Paradza, V.M., Icishahayo, D. & Ngadze, E. 2012. Efficacy of botanical extracts from garlic and neem on controlling potato soft rot pathogens. UNISWA J Agric 16, 1–10. Pinhero, G.P., Yada, R.Y., 2016. Postharvest storage of potatoes. In: Singh, J., Kaur, L. (Eds.), Advances in Potato Chemistry and Technology. Academic Press, London, 283–314.
Pinhero, G.P. & Yada, R.Y. 2016. Postharvest storage of potatoes. In: Singh, J., Kaur, L. (Eds.), Advances in Potato Chemistry and Technology. Academic Press, London, pp. 283–314.
Ramezanian, A., Azadi, M., Mostowfizadeh–Ghalamfarsa, R. & Saharkhiz, M.J. 2016. Effect of Zataria multiflora Boiss and Thymus vulgaris L. Essential oils on black rot of ‘Washington Navel’ orange fruit. Postharvest Biology and Technology, 112: 152–158.
Szczepanski, S. & Lipski, A. 2014. Essential oils show specific inhibiting effects on bacterial biofilm formation. Food Control, 36(1): 224–229.
Zaidi–Yahiaoui, R., Zaidi, F. & Bechar, S. 2008. Effect of Olea europaea L and Salvia officinalis leaves phenolics extracts on potato tubers soft rot disease. Planta Medica, 74 (09):PE9.
Zaker, S., Gavanji, S., Sayedipour, S., Bakhtari, A., Shirani Bidabadi, E., Larki, B. & Golestannejad, Z. 2014. The effect of some herbal essential oils on pathogenic bacteria. Ethno–Pharmaceutical Products, 1(2): 23–34.
Zivanovic, S., Chi, S. & Draughon, A.F. 2006. Antimicrobial activity of chitosan films enriched with essential oils. Journal of Food Science, 70: 45–51.