اثر تلقیح باکتری Rhizobium leguminosarum در ترکیب با سطوح مختلف جمعیت باکتری Peseudomonas fluorescens بر برخی صفات کمی باقلا (Vicia faba)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 استاد گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانن

5 استادیار بخش زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: استفاده از باکتری‌ها به‌عنوان کود زیستی یکی از مسائل مهم در توسعه کشاورزی پایدار محسوب می‌شود که مهمترین نتیجه ‌آن کاهش آلودگی محیط زیست در اثر کاهش مصرف کودهای شیمیایی است. گیاه باقلا سال‌هاست به دو دلیل بسیار مهم، ارزش تغذیه‌ای دانه‌ها و ارزش اکولوژیک آن جهت تثبیت نیتروژن، در تناوب‌های زراعی با غلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر سطوح مختلف جمعیت باکتری Peseudomonas fluorescens به تنهایی و در ترکیب با باکتری Rhizobium leguminosarum بر برخی فاکتورهای رشد و عملکرد باقلا، جهت حصول عملکرد مناسب اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: آزمایش طی سال‌های 95-1394 و 96-1395 در قالب طرح پایه بلوک کامل تصادفی و به صورت کرت‌های خردشده، در مزرعه‌ای واقع در ایستگاه تحقیقات کشاورزی استان گلستان، اجرا شد. Rhizobium leguminosarum به عنوان کرت اصلی و مقادیر باکتری Peseudomonas fluorescens در پنج سطح صفر، 103×9، 105×9، 107×9، 109×9 باکتری زنده در هر میلی‌لیتر مایه تلقیح، به‌عنوان کرت فرعی در نظر گرفته شد. صفت ارتفاع بوته در زمان رسیدگی فیزیولوژیک، شاخص سطح برگ در زمان غلاف دهی، تعداد دانه و غلاف در مترمربع در یک نمونه شامل 10 بوته اندازه‌گیری و وزن 100 دانه نیز در یک نمونه 100 تایی توزین گردید. عملکرد دانه با احتساب رطوبت 11 درصد سال اول و 9 درصد سال دوم، عملکرد غلاف سبز و عملکرد زیستی در واحد سطح بدست آمد. از نسبت عملکرد اقتصادی(دانه) به عملکرد زیستی، شاخص برداشت محاسبه گردید.
یافته‌ها: نتایج دوسال نشان داد، اثر باکتری‌ها، تحت تأثیر شرایط اقلیمی قرار گرفته‌است. در سال اول، تعداد غلاف و دانه در مترمربع تحت تأثیر اثر متقابل ریزوبیوم و سودوموناس قرار گرفتند و بهترین تیمار، کاربرد ریزوبیوم به‌همراه تعداد 105×9، باکتری زنده Peseudomonas fluorescens در هر میلی‌لیتر مایه تلقیح بود. اثر سطوح مختلف جمعیت باکتری سودوموناس روی عملکرد غلاف سبز، در سطح احتمال 5 درصد معنی‌دار شد. با کاربرد تعداد 105×9 باکتری سودوموناس، افزایش 14 درصدی در عملکرد غلاف سبز نسبت به شاهد مشاهده شد. با افزایش تعداد باکتری (107×9 باکتری زنده سودوموناس در میلی-لیتر مایه تلقیح) کاهش معنی‌داری در عملکرد غلاف نسبت به تیمار 105×9، دیده شد و در نهایت در بالاترین تعداد (109×9 باکتری زنده در میلی‌لیتر مایه تلقیح)، سودوموناس باعث افزایش دوباره و معنی‌دار عملکرد مذکورگردید که با تیمار 105×9 باکتری زنده در میلی‌لیتر مایه تلقیح، تفاوت معنی‌داری نداشت. در سال اول، کاربرد ریزوبیوم باعث افزایش 10 درصدی عملکرد زیستی نسبت به شاهد گردید که در سطح احتمال 5 درصد معنی‌دار شد. نتایج سال دوم نشان داد که از کارایی ریزوبیوم کاسته شده و بیشترین تعداد دانه در متر مربع، عملکرد زیستی و عملکرد دانه در واحد سطح، با کاربرد تعداد 105×9 باکتری زنده سودوموناس در هر میلی‌لیتر مایه تلقیح بدست آمد که با جمعیت‌های بالاتر به‌لحاظ آماری تفاوتی نداشت. ‌تعداد غلاف در مترمربع نیز تحت تأثیر معنی‌دار و متقابل هر دو باکتری ریزوبیوم و سودوموناس قرار گرفت.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که در مجموع اثر Peseudomonas fluorescens بر عملکرد و اجزای آن در شرایط محیطی مختلف دو سال، از ثبات بیشتری نسبت به ریزوبیوم برخوردار بود و بهترین جمعیت باکتریPeseudomonas fluorescens جهت تلقیح بذور باقلا، 105 × 9 باکتری زنده در هر میلی‌لیتر مایه تلقیح، مشخص شد که به‌نظر می‌رسد آستانه پاسخ باقلا به این باکتری باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of inoculation of Rhizobium leguminosarum in combination with different levels of Peseudomonas fluorescens on some quantity traits of Vicia faba

نویسندگان [English]

  • fahimeh vahdatpour 1
  • Hossein Aruei 2
  • Khodayar Hemmati 3
  • Behnam Kamkar 4
  • Fatemeh Sheikh 5
1 Ph.D. Student, Dept. of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Associate Prof., Dept. of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Associate Prof., Dept. of Horticultural Science, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Professor, Dept. of Agronomy, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
5 5Assistant Prof., Horticulture and Agronomy Department, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gorgan, Iran
چکیده [English]

Effect of inoculation of Rhizobium leguminosarum in combination with different levels of Peseudomonas fluorescens on some quantity traits of Vicia faba


Abstract
Background and Objectives: Application of bacteria as bio-fertilizers is one of the key issues for sustainable agriculture development whose most important result is the reduction of environmental pollution by reducing the need for chemical fertilizers. Faba bean is cultivated for two important reasons: nutritional value of grains, ecological value for nitrogen fixation and application in cereal alternations. The present study aims to investigate different rates of Pseudomonas fluorescens in combination with and without Rhizobium leguminosarum on some growth factors and yield Characteristics of Vicia faba.
Material and Methods: Farm experiments over the years 2015-2016 and 2016-2017, was conducted in complete randomized block scheme in the form of split plots. Rhizobium leguminosarum was considered as the main plot and Peseudomonas fluorescens bacteria were applied in five levels (0, 9×103, 9×105, 9×107, 9×109) as sub-plots. The plant height at the time of physiological maturity, leaf area index (LAI) at pod time, number of seeds and pods per square meter in a sample of 10 plants and the weight of 100 seeds were measured. Grain yield with 11% moisture content in the first year and 9% in second year, green pod yield and biological yield in per unit area were obtained. Also harvest index was measured from the ratio of economic yield to biological yield.
Results: Results for two years showed that the effectiveness of bacteria is influenced by climatic conditions. In the first year, number of seeds and pods per square meter were affected by the interaction of Rhizobium and Pseudomonas. Application of inoculant with Rhizobium and a total of 9×105 Peseudomonas fluorescens bacteria per ml was the best choice. In addition, Peseudomonas fluorescens (9×105) increased significantly (p˂ 0.05) the green pod yield in comparison with the control. . Inoculation rate of 9×105 Pseudomonas/ml resulted in 14% greater green pod yield for Faba bean in comparison with the non-inoculation case. Decrements in mentioned yield were observed when the number of Pseudomonas increased from 9×105 up to 9×107. By increasing the number of (9×109), green pod yield increased again, whit no significant difference with rate of 9×105 Peseudomonas/ml. In the first year, application of inoculant with Rhizobium resulted in 10% greater seed yield for Faba bean in comparison with the non-inoculation. In the second year, the effectiveness of Rhizobium was reduced and the greatest effect was related to application of inoculum with the number of 9×105 Peseudomonas bacteria, with no significant difference with the higher populations of this bactria.
Conclusion: This study revealed that the overall effect of Pseudomonas fluorescens on the yield and its components has more stability than Rhizobium in different environmental conditions. The best population of Pseudomonas fluorescens for inoculation of Vicia faba seeds was determined 9×105 living bacteria per ml of inoculant that seems it is the response threshold for Vicia faba.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peseudomonas fluorescens
  • Rhizobium leguminosarum
  • Vicia faba
  • yield components

مراجع

1.Abd-Alla, M.H., El-Enany, A.W.E., Nafady, N.A., Khalaf, D.M. and Morsy, F.M. 2014. Synergistic interaction of Rhizobium leguminosarum bv. viciae and arbuscu-lar mycorrhizal fungi as a plant growth promoting biofertilizers for faba bean (Vicia faba L.) in alkaline soil. Microbiol. Res. 169: 1. 49-58.
2.Akhtar, S. and Siddiqui, Z. 2008. Biocontrol of a root-rot disease complex of chickpea by Glomus intarradics Rhizobium sp. and Pseudomonas straita. J. Crop Prod. 27: 3-5. 410-417.
3.Alemu, A. 2016. Isolation of Pseudomonas fluorescens Species from faba Bean Rhizospheric Soil and Assessment of indole Acetic Acid Production: In Vitro Study, Ethiopia. Ame. J. Biol. Sci. 4: 2. 9-15.
4.Ali, B., Sabri, A.N. and Hasnain, S.2010. Rhizobacterial potential to alter auxin content and growth of Vigna radiata (L.). World J. Microbiol. Biotech. 26: 1379-1384.
5.Apine, O.A. and Jadhav, J.P. 2011. Optimization of medium for indole-3-acetic acid production using Pantoea agglomerans strain PVM. J. Appl. Micro. 110: 1235-1244.
6.Beyeler, M., Keel, C., Michaux, P. and Haas, D. 1999. Enhanced production of indole-3-acetic acid by a genetically modified strain of Pseudomonas fluorescens CHA0 affects root growthof cucumber, but does not improve protection of the plant againstPythium root rot. FEMS Microbiol. Ecol. 28: 225-233.
7.Crépon, K., Marget, P., Peyronnet, C., Carrouée, B., Arese, P. and Duc, G. 2010. Nutritional value of faba bean (Vicia faba L.) seeds for feed and food. Field Crops Res. 115: 329-339.
8.Dey, R., Pal, K.K., Bhatt, D.M. and Chauhan, S.M. 2004. Growth promotion and yield enhancement of peanut (Arachis hypogaea L.) by application of plant growth-promoting rhizobacteria. Microbiol. Res. 159: 371-394.
9.Dubeikovsky, A.N., Mordukhova, E.A., Kochetkov, V.V., Polikarpova, F.Y. and Boronin, A.M. 1993. Growth Pseudomonas fluorescens promotion of blackcurrant softwood cuttings by recombinant strain BSP53a synthesizing an increased amount of indole-3-acetic acid. Soil Biol. Biochem. 25: 9. 1277-1281.
10.Duca, D., Lorv, J., Patten, C., Rose, D. and Glick, B.R. 2014. Indole-3-acetic acid in plant-microbe interactions. Antonie van Leeuwenhoek. 106: 85-125.
11.Elsheikh, E.A.E. and Elzidany, A.A. 1997. Effects of Rhizobium inoculation, organic and chemical fertilizers on
yield and physical properties of faba bean seeds. Plant Food Hum. Nut.51: 137-144.
12.Faure, D., Vereecke, D. and Leveau, J.H. 2009. Molecular communicationin the rhizosphere. Plant Soil.321: 279-303.
13.Feizian, M., Hemmati, A., Asadi-Rahmani, H. and Azizi, K. 2017.Effects of rhizobium bacteria strains on yield components of common bean (Phaseolus vulgaris L.) in drought stress condition. Sci. Biol. J. 4: 2. 165-176.(In Persian)
14.Glass, N.L. and Kosuge, T. 1988. Role of indoleacetic acid-lysine synthetase in regulation of indoleacetic acid pool
size and virulence of Pseudomonas syringae subsp. savastanoi. J. Bacteriol. 170: 5. 2367-2373.
15.Glick, B.R., Karaturovic, D.M. and Newell, P.C. 1995. A novel procedure for rapid isolation of plant growth promoting pseudomonads. Can. J. Micro. 41: 533-536.
16.Glick, B.R., Penrose, D.M. and Li, J. 1998. A model for the lowering of plant ethylene concentrations by plant growth promoting bacteria. J. Theo. Biol.190: 63-68.
17.Harari, A., Kigel, J. and Okon, Y. 1988. Involvement of IAA in the interaction between Azospirillum brasilense and Panicum miliaceum roots. Plant Soil. 110: 275-282.
18.Hashemabadi, D. 2013. Phosphorus fertilizers effect on the yield and yield components of faba bean (Vicia faba L.). Ann. Biol. Res. 4: 2. 181-184.
19.Hassanzadeh, A.Kh., Rahemi Karizaki, A., Nakhzari Moghadam, A. and Biabani, A. 2013. The combined effect of terminal heat the end of growth season and competition between plants on phenology, yield and components yield in faba bean. EJCP. 6: 4. 151-163. (In Persian)
20.Jacoud, C., Job, D., Wadoux, P. and Bally, R. 1999. Initiation of root growth stimulation by Azospirillum lipoferum CRT1 during maize seed germination. Can. J. Micro. 45: 4. 339-342.
21.Jahanara, F., Sadeghi, S.M. and Ashouri, M. 2013. The effect of nanocomposites of iron spraying on yield and yield components of wax bean genotypes inoculated with Rhizobium bacteria (Rhizobium leguminosarum) in the farm conditions of Gilan. Iran J. Puls. Res.4: 2. 111-120. (In Persian)
22.Jensen, E.S., Peoples, M.B. and Hauggaard-Nielsen, H. 2010. Faba bean in cropping systems. Field Crops Res. 115: 203-216.
23.Kapulnik, Y., Okon, Y. and Henis, Y. 1985. Changes in root morphology of wheat caused by Azospirillum inoculation. Can. J. Micro. 31: 10. 881-887.
24.Khosravi, H. 2013. Biofertilizers containing plant growth promoting Rhizobacteria: Strengths and weaknesses. Lan Man J. 1: 1. 33-46. (In Persian)
25.Khosravi, H., Mirzashahi, K., Ramezanpour, M., Kalhor, M. andMir-Rasouli, E. 2015. Effectiveness evaluation of some native Rhizobia on faba bean yield in Iran. Soil Boil. J.3: 1. 83-91. (In Persian)
26.Leveau, J.H.J. and Lindow, S.E.2005. Utilization of the plant hormone indole-3-acetic acid for growth by Pseudomonas putida strain 1290. Appl. Environ. Micro. 71: 5. 2365-2371.
27.Lin, G., Chen, H., Huang, J., Liu, T., Lin, T., Wang, S., Tseng, C. and Shu, H. 2012. Identification and characterization of an indigoproducing oxygenase involved in indole 3-acetic acid utilization by Acinetobacter baumannii. Anton Leeuw Int. J. 101: 4. 881-890.
28.Mahdavi, B., Sanavy, S.A. and Aghaalikhani, M. 2010. Different strain and root-zone temperatures on morphological traits and nitrogen fixation on three grass-pea varieties (Lathyrus sativus). J. Biol. Sci.22: 4. 671-681. (In Persian)
29.Mahmood, A. and Athar, M. 2008. Cross inoculation studies: Response of Vigna mungo to inoculation with rhizobia from tree legumes growing under arid environment. Inter. Int. J. Environ. Sci. Tech. 5: 1. 135-139.
30.Malik, D.K. and Sindhu, S.S.2011. Production of indole aceticacid by Pseudomonas sp.: effect of coinoculation with Mesorhizobium sp. Cicer on nodulation and plant growth of chickpea (Cicer arietinum). Physiol. Mol. Biol. Plants. 17: 1. 25-32.
31.Morgenstern, E. and Okon, Y. 1987.The effect of Azospirillum brasilense and auxin on root morphology in seedlings of Sorghum bicolor and Sorghum sudanense. Arid Soil Res. Rehabilitation. 1: 2. 115- 127.
32.Narayana, K.J., Peddikotla, P., Krishna, P.S.J., Yenamandra, V. and Muvva, V. 2009. Indole-3-acetic acid production by Streptomyces albidoflavus. J. Biol. Res. (Thessalon). 11: 49-55.
33.Peoples, M.B., Brockwell, J. and Herridge, D.F. 2009. The contributions of nitrogen-fixing crop legumes to the productivity of agricultural systems. Mycorrhiza. 48: 1-3. 1-17. 
34.Persello-Cartieaux, F., David, P., Sarrobert, C., Thibaud, M.C., Achouak, W., Robaglia, C. and Nussaume, L. 2001. Utilization of mutants to analyze the interaction between Arabidopsis thaliana and its naturally root-associated Pseudomonas. Planta. 212: 190-198.
35.Kazemi Poshtmasari, H., Pirdashti, H. and Bahmanyar, M.A. 2008. Comparison of mineral and bisphosphate fertilizer effects on agronomical characteristics in two faba bean (Vicia faba L.) cultivars. J. Agri. Sci. Nat Res. 14: 6. 21-33.
(In Persian)
36.Safapur, M., Ardakani, M.R., Rejali, F., Khaghani, S. and Teymuri, M. 2010. Effect of co-inoculation of Mycorrhiza and Rhizobium on common bean (Phaseolus vulgaris L.). New Agri. Fin. 5: 1. 35-21. (In Persian)
37.Salehi, B. and Aminpanah, H. 2015. Effects of phosphorus fertilizer rate and Pseudomonas fluorescens strain on field pea (Pisum sativum subsp. arvense (L.) Asch.) growth and yield. Acta Agri. Slov. 105: 2. 213-224.
38.Sarikhani, M.R., Malboobi, M.A. and Ebrahimi, M. 2014. Phosphate solubilizing bacteria: Isolation of Bacteria and Phosphate Solubilizing Genes, Mechanism and Genetics of Phosphate Solubilization. J. Agri. Biol. 6: 1. 77-110. (In Persian)
39.Shaharoona, B., Naveed, M., Arshad, M. and Zahir, Z.A. 2008. Fertilizer-dependent efficiency of Pseudomonads for improving growth, yield andnutrient use efficiency of wheat (Triticum aestivum L.). Appl. Mic. Biotech. 79: 147-155.
40.Sheikh, F. and Astarki, H. 2014. Faba bean technical Instructions. Agricultural Research Organization Publication.
(In Persian)
41.Sivaramaiah, N., Malik, D.K. and Sindhu, S.S. 2007. Improvement in symbiotic efficiency of chickpea (Cicer arietinum L.) by coinoculation of Bacillus strains with Mesorhizobium sp. Cicer. Indian J. Microbiol. 47: 1. 51-56.
42.Spaepen, S., Vanderleyden, J. and Remans, R. 2007. Indole-3-acetic acidin microbial and microorganism-plant signaling. FEMS Microbiol. Rev. 31: 425-448.
43.Tromas, A. and Perrot-Rechenmann, C. 2010. Recent progress in auxin biology. Crop Res Biol. 333: 4. 297-306.
44.Vande Broek, A., Gysegom, P., Ona, O., Hendrickx, N., Prinsn, E., Van Impe, J. and Vanderleyden, J. 2005. Transcriptional analysis of the Azospirillum brasilense indole-3-pyruvate decarboxylase gene and identification of a cis-acting sequence involved in auxin responsive expression. Mol. Plant Microbe Interact. 18: 4. 311-323.
45.Zuniga, A., Poupin, M.J., Donoso, R., Ledger, T., Guiliani, N., Gutierrez,R.A. and Gonzalez, B. 2013. Quorum sensing and indole-3-acetic acid degradation play a role in colonization and plant growth promotion of Arabidopsis thaliana by Burkholderia phytofirmans PsJN. Mol. Plant Mic. Inter. 26: 5. 546-553. 
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 27، شماره 1
اردیبهشت 1399
صفحه 223-241

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار