تاثیر پرایمینگ زیستی بذر پنبه توسط Pseudomonas fluorescens بر جوانه‌زنی، رشد گیاهچه و تحریک مقاومت به بیماری مرگ گیاهچه ناشی از Rhizoctonia solani

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسنده

گروه گیاه‌پزشکی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: مجموعه بیماری‌ گیاهچه یکی از مهم‌ترین بیماری‌های پنبه ر اکثر مناطق کشت آن می‌باشد. قارچ خاک‌زی Rhizoctonia solani شاخص‌ترین و مهم‌ترین بیمارگر در ایجاد این بیماری است که بنیه گیاه را کاهش می‌دهد. از طرفی، مایه‌زنی بذرها یا ریشه توسط Pseudomonas فلورسنت برای افزایش بنیه گیاه و رشد مورد مطالعه وسیعی بوده است. در این مطالعه قابلیت ممانعتی چهار جدایه ازPseudomonas فلورسنت از رشد قارچ در محیط درون شیشه‌ای و استفاده از آن‌ها برای جلوگیری از آلودگی R. solani در ریزوسفر گیاه پنبه بررسی شده است.

مواد و روش‌ها: به‌ منظور مهار مرگ گیاهچه پنبه ناشی از R solani، تاثیر پرایمینگ بذر با چهار جدایه از Pseudomonas fluorescens در رابطه با جوانه‌زنی بذر و رشد گیاهچه و میزان آلودگی به قارچ بیمارگر در سه رقم پنبه (ساحل، گلستان و ورامین) بررسی گردید. بذرهای پنبه پس از غوطه‌ور شدن در سوسپانسیون باکتری با 108 سلول/ میلی‌لیتر به‌مدت 15 دقیقه، در تشتک‌های پتری و دمای 28 درجه‌ سلسیوس نگه‌داری شدند و پس از7 روز اثر باکتری بر درصد جوانه‌زدن بررسی شد. تاثیر آغشته‌سازی خاک با P. fluorescens نیز بر رشد گیاه و میزان آلودگی در گلدان و با استفاده از خاک آلوده صورت گرفت. در این پژوهش هم‌چنین ویژگی-های مهار زیستی باکتری‌ها در رابطه با تولید ترکیب‌های فرّار و غیرفرّار، سیدروفور، سیانیدهیدروژن و اسید ایندول استیک مورد ارزیابی قرار گرفتند.

یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد که تولید اسید ایندول استیک، سیدروفور و سیانید هیدروژن در بین جدایه‌های باکتری مورد بررسی به طور معنی‌داری متفاوت بوده است. تجزیه واریانس هم‌چنین نیز افزایش معنی‌دار جوانه زدن بذر، رشد ریشه، ساقه و وزن خشک گیاه و کاهش شاخص بیماری را در حضور باکتری نشان داد. میزان فنل کل و فعالیت پراکسیداز ریشه به ‌طور معنی‌داری توسط تیمار با باکتری افزیش می‌یافت و ارتباط معکوس آن‌ها با شاخص بیماری مشاهده شد. تاثیر جدایه‌های باکتری بر صفات مورد بررسی متفاوت بود و بیشترین ارتباط با میزان تولید‌ IAA و تولید ترکیب‌های غیرفرّار بوده است (ضریب پیرسون 82-52). تاثیر جدایه‌های باکتری بر رفتار رقم‌های پنبه مورد مطالعه معنی‌دار نبود.

نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که برخی از استرین‌های P. fluorescens ممکن است به عنوان آنتاگونیست R. solani در نظر گرفته شوند و استقرار گیاهچه و سلامت گیاه را تسهیل ‌کنند. بهبود رشد گیاهچه و تحریک مقاومت علیه R. solani پنبه احتمالا نتیجه‌ی تولید آنتی‌بیوتیک‌های ضدقارچ و هورمون رشد می‌باشد. از این رو، استفاده از این باکتری‌ها به‌ عنوان یک رهیافت زیست‌فن-آور می‌تواند برای بهبود مقاومت به بیماری مرگ گیاهجه پنبه پیشنهاد شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of cotton seed biopriming by Pseudomonas fluorescens on emergence, seedling growth and elicits induced resistance to damping-off disease caused by Rhizoctonia solani

نویسنده [English]

  • Seyed Esmaeel Razavi
Dept. of Plant Protection, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Seedling disease complex is one of the most seroius diseases of cotton in most cotton-gowing areas.The soilborne fungi, Rhizoctonia solani is a prevalent and important pathogen in the incidence of the disease associated with reduced plant vigor. The inoculation of seeds or roots with fluorescent Pseudomonas to increase plant vigour and growth has been a worldwide studied practice. This study, focused on the fluorescent Pseudomonas strains, for inhibition capacity of fungal growth in vitro and their useful for the suppression of R. solani in the cotton rhizosphere.

Materials and methods: To find suitable approach to control of damping-off caused by Rhizoctonia solani, the effects of seed priming with four isolates of Pseudomonas fluorescens on some physiological characteristics of three cotton cultivars (Sahel, Golestan and Varamin) as well as infection rate were investigated. The cotton seeds were coated with P. fluorescens by soaking them in bacterial suspensions of 108 cells/ml bacteria for 15 min, plated in Petri dishes and germinated at 25°C. The effect of soil treatment method with P. fluorescens on plant growth and infection rate was studied in pot experiments using infected soils. The bacterial isolates evaluated for volatile and non-volatile metabolites, sidrophore, hydrogen cyanide and IAA production.

Results: The results show the production of indole acetic acid, sidrophoreand hydrogen cyanide contents were significantly different among bacterial isolates. Analysis of variance also revealed the significant improved of seed germination, root and stem growth and plant dry weight and decrease of disease index by bacteria. The total pheniolic content and proxidase activity also significantly increased in roots after P. fluorescens treatments and the inverse relationship with disease index. The effects of bacterial isolates on studied characteristics were different and significant correlated with IAA and non-volatile metabolites production by bacteria (pearson coefficient 52-82). The effect of bacterial isolates on cotton cutivars were not siginificant.
Conclusion: These results indicate that certain members of the P. fluorescens strains may be useful as an antagonist to R. solani and may facilitate establishment of stands of healthy cotton seedlings. seedling growth improvement and induced resistance against R. solani disease of cotton is possibly the result of the production of the antifungal antibiotic and growth hormones. These results suggest the role of bacteria in germination and. Hence, using of bacteria as a biotechnologic approach be suggested for improve plant to damping-off resistance. These results suggest the role of bacteria in germination and. Hence, using of bacteria as a biotechnologic approach be suggested for improve plant to damping-off resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biological control
  • Cotton
  • IAA.و Pseudomonas
  • Total phenol

مراجع

1.Ahmadzadeh, M. and Ghasemi, S. 2012. Introduction of Pseudomonas fluorescens as a new biocontrol agent in Iran.
Biol. Control Pests Plant Dis. 1: 49-60(In Persian with English summary)
2.Akram, W., Anjum, T. and Ali, B. 2016. Phenylacetic acid is ISR determinant produced by Bacillus fortis IAGS162, which involves extensive re-modulation in metabolomics of tomato to protect against Fusarium wilt. Front Plant Sci. 19: 1-12.
3.Alqarawi, A.A., Abd Allah, E.F., Hashem, A., Al HuqailAsma, A., Abdulaziz, A. and Al Sahli, A.A.2014. Impact of abiotic salt stress on some metabolic activities of Ephedra alata Decne. J. Food Agric. Environ.12: 620-625.
4.Alstrom, S. 1987. Factors associated with detrimental effects of rhizobacteria on plant growth. Plant Soil. 102: 3-9.
5.Atiq, M., Arooj, S., Rajput, N., Bashir, M.R., Javed, N., Haq, E., Abbas, W. and Khan, B. 2017. Induction of system resistance in cotton against bacterial blight and its effect on yield. Int. J. Biol. Biotech. 14: 591-595.
6.Bakker, P.A.H.M., Pieterse, C.M.J. and van Loon, L.C. 2007. Induced systemic resistance by fluorescent Pseudomonas spp. Phytopathology. 97: 239-243.
7.Bano, Q., Ilyas, N., Bano, A., Zafar, N., Akram, A. and Hassan, F. 2013. Effectof Azospirillum inoculation on maize(Zea mays L.) under drought stress. Pak. J. Bot. 45(S1): 13-20.
8.Chance, B. and Maehly, A.C. 1955. Assay of catalases and peroxidases. Method Enzymol. 2: 764-775.
9.Capper, A.L. and Higgins, K.P. 1993. Application of Pseudomonas fluorescens isolates to wheat as potential biological control agents against take-all. Plant Pathol. 42: 560-567.
10.Dennis, C. and Webester, J. 1971. Antagonistic properties of species-groups of Trichoderma (I. production
of non-volatile antibiotics). Trans. Br. Mycol. Soc. 57: 25-39.
11.Egamberdieva, D. 2009. Alleviation of salt stress by plant growth regulators and IAA producing bacteria in wheat. Acta Physiol. Plant. 31: 861-864.
12.Egamberdieva, D., Jabborova, D. and Hashem, A. 2015. Pseudomonas induces salinity tolerance in cotton (Gossypium hirsutum) and resistance to Fusarium root rot through the modulation of indole-3-acetic acid. Saudi J. Biol. Sci. 22: 773-779.
13.Howell, C.R. 2007. Effect of seed quality and combination fungicide–Trichoderma spp. seed treatments on pre- and postemergence dampingoff in cotton. Phytopath. 97: 66-71.
14.Howell, C.R., Hanson, L.E., Stipanovic, R.D. and Puckhaber, L.S. 2000. Induction of terpenoid synthesis in cotton roots and control of Rhizoctonia solani by seed treatment with Trichoderma virens. Phytopathology. 90: 248-252.
15.Javid, M.G., Sorooshzadeh, A., Moradi, F. and Allahdadi, I. 2011. The role of phytohormones in alleviating salt stress in crop plants. Aust. J. Crop Sci.5: 726-734.
16.Jones, W.M., Smith, W.S. and Starr, J.L. 2016. Resistance to Rhizoctonia solani and Pythium ultimum in Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.). Crop Sci.56: 1784-1791.
17.Keel, C., Weller, D.M., Natsch, A., Defago, G., Cook, R.J. and Thomashow, L.S. 1996. Conservation of the
2,4-diacetylphloroglucinol biosynthesis locus among fluorescent Pseudomonas strains from diverse geographic locations. Appl. Environ. Microbiol.62: 552-563.
18.Kraus, J. and Loper, J. 1990.Biocontrol damping-off of cucumberby Pseudomonas fluorescens pf-5: mechanistic studies. The second interational workshop on plant growh promoting rhizobacteria, 27-28 July, Interlacen, Switzerland, Pp: 172-175.
19.Ludwig-Müller, J. 2011. Auxin conjugates: their role for plant development and in the evolution of land plants. J. Exp. Bot. 62: 1757-1773.
20.Malencic, D., Popovic, M. and Miladinovic, J. 2007. Phenolic content and antioxidant properties of soybean (Glycine max (L.) Merr.) seeds. Molecules. 12: 576-581.
21.Meyer, J.M. and Abdallah, M.A.1978. The fluorescent pigment of Pseudomonas fluorescens: biosynthesis, purification and physicochemical properties. J. Gen. Microbiol. 107: 319-328.
22.Patten, C.L. and Glick, B.R. 2002. Role of Pseudomonas putida indoleacetic acid in development of the host plant root system. Appl. Environ. Microbiol. 68: 3795-3801.
23.Petti C., Reiber, K., Ali, S.S., Berney, M. and Doohan, F.M. 2012. Auxin as a player in the biocontrol of Fusarium head blight disease of barley and its potential as a disease control agent. BMC Plant Biol. 12: 224.
24.Pusztahelyi, T., Holb, I.J. and Pocsi, I. 2015. Secondary metabolites in fungus-plant interactions. Front Plant Sci.
6: 1-23.
25.Ramalingam, R. and In-Jung, L. 2013. Ameliorative effects of spermine against osmotic stress through antioxidants
and abscisic acid changes in soybean pods and seeds. Acta Physiol. Plant.35: 263-269.
26.Sharaf, E.F. and Farrag, A.A.2004. Induced resistance in tomato plants by IAA against Fusarium oxysporum lycopersici. Pol. J. Microbiol. 53: 111-116.
27.Silva, M.P., Tylka, G.L. and Munkvold, G.P. 2017. Seed treatment effects on maize seedlings coinfected with Fusarium spp. and Pratylenchus penetrans. Plant Dis. 100: 431-437.
28.Stewart, J.M.D., Oosterhuis, D. and Heitholt, J.J. 2009. Physiology of Cotton. Springer press.
29.Thompson, D.C., Clarke, B.B. and Kobayashi, D.Y. 1996. Evaluation of bacterial antagonistists for reduction of summer patch symptoms in Kentucky bluegrass. Plant Dis. 80: 856-862.
30.van Dam, N.M. 2009. How plants cope with biotic interactions. Plant Biol.11: 1-5.
31.Vidhyasekaran, D. 2002. Bacterial disease resistance in plants. CRC Press, press, Pp: 27-122.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 27، شماره 4
اسفند 1399
صفحه 151-163

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار