کنترل پوسیدگی و پژمردگی فوزاریومی ریشه نخود با عوامل Fusarium solani و Fusarium oxysporum با استفاده از باکتری‌های محرک رشد گیاه

پژوهش‌های حبوبات ایران

مقاله 9، دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 21، خرداد 1399، صفحه 112-123   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijpr.v11i1.70081

نویسندگان

مسعود سهرابی¹؛ خسرو چهری¹؛ روح الله شریفی^{* 2}

¹گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

²گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

بیماری پوسیدگی و پژمردگی فوزاریومی نخود که به‌ترتیب توسط گونه­های Fusarium solani و Fusarium oxysporum ایجاد می­شود. یکی از مهم­ترین بیماری­های نخود در ایران است. در این پژوهش، امکان افزایش رشد گیاه و کنترل بیماری توسط باکتری­های محرک رشد گیاه جداشده از ریزوسفر گیاه نخود مورد بررسی قرار گرفت. از 100جدایه باکتری به‌دست‌آمده بر اساس روش هاله بازدارندگی علیه هر دو بیمارگر، 16جدایه انتخاب شدند. بیشترین هاله ­بازدارندگی مربوط به جدایهB13 با 11میلی­متر علیه بیمارگر F. oxysporum بود. سه آزمایش شامل افزایش رشد گیاه در عدم حضور بیمارگرها، مهار پژمردگی فوزاریومی و مهار پوسیدگی فوزاریومی توسط جدایه­های منتخب و در شرایط گلخانه انجام شد. در عدم حضور بیمارگرها، جدایهB2 وزن‌خشک اندام­های هوایی را از 08/1 به 69/3 افزایش داد و جدایه­های B3 و B4 بهترین جدایه­ها در بهبود رشد ریشه بودند. در آزمایش دوم، جدایه­هایB2 و B13 بیماری پژمردگی فوزاریومی با عامل F. oxysporum را بیش از 93‌درصد کاهش دادند. جدایةB2 در حضور این بیمارگر، میانگین وزن‌خشک اندام هوایی را 4/4برابر و میانگین وزن‌خشک ریشه را 4/5برابر افزایش داد. در آزمایش سوم، جدایةB6 بهترین جدایه علیه بیمارگر F. solani بود و شاخص بیماری را بیش از 73‌درصد کاهش داد. این جدایه در حضور این بیمارگر، وزن‌خشک اندام­های هوایی را 2/3برابر و وزن‌خشک ریشه را 9/2برابر افزایش داد. شناسایی مولکولی به روش 16S rDNA نشان داد که جدایه­ها­­ی B2، B3، B6 و B13 به‌ترتیب متعلق به Bacilus sp.، Achromobacter sp.، Bacillus pumilus و Bulkholderia sp. بودند. در مجموع استفاده از باکتری­های ریزوسفری می­تواند رهیافتی امیدبخش در مدیریت بیماری­های فوزاریومی نخود باشد.

کلیدواژه‌ها

باکتری‌های محرک رشد گیاه؛ کشاورزی پایدار؛ کنترل بیولوژیک؛ Fusarium oxysporum؛ Fusarium solani

مراجع

Ahmadzadeh, M., Sharifi Tehrani, A., and Nabizadeh, M. 2009. Biological control of Rhizoctonia Solani Kuhn casual agent of common bean damping-off through Burkholderia cpacia (ex. Burk) Yabucchi. Iranian Journla of Plant Protection Science 39: 81-90.

2. Baby, V., Rajakumar, S., and Ayyasamy, P. 2013. Reduction of ferric iron in synthetic medium amended with acetate as a sole carbon source. International Journl of Current Microbiology 2: 501-513.

3. Bertrand, H., Plassard, C., Pinochet, X., Touraine, B., Normand, P., and Cleyet-Marel, J. 2000. Stimulation of the ionic transport system in Brassica napus by a plant growth-promoting rhizobacterium (Achromobacter sp.). Canadian Journal of Microbology 46: 229-236.

4. Cachinero, J., Hervas, A., Jimenez-Diaz, R., and Tena, M. 2002. Plant defence reactions against fusarium wilt in chickpea induced by incompatible race 0 of Fusarium oxysporum f. sp. ciceris and nonhost isolates of F. oxysporum. Plant Pathology 51: 765-776.

5. Ebrahimi Kazemabad, Z., Rohani, H., Jamali, F., and Mahdikhani Moghadam, E. 2013. Antagonistic effect of Pseudomonas fluorescens isolates against Fusarium oxysporum f. sp. ciceris. Iranian Journal of Pulses Research 3: 1-10.

6. Gerlach, W., and Nirenberg, H. 1982. The Genus Fusarium-A Pictorial Atlas Berlin-Dahlem.

7. Glazebrook, J. 2005. Contrasting mechanisms of defense against biotrophic and necrotrophic pathogens. Annual Reveiw of Phytopathology. 43: 205-227.

8. Golpayegani, S., Zafari, D., and Khodakaramian, G. 2011. The Biological control of important faba bean root rot agents caused by rhizospheric antagonist bacteria. Iranian Journal of Plant Protection Science 41: 283-292.

9. Hagedorn, C., Gould, W., and Bardinelli, T. 1989. Rhizobacteria of cotton and their repression of seedling disease pathogens. Applied and Environmental Microbology 55: 2793-2797.

10. Hartman, G., Huang, Y., Nelson, R., and Noel, G. 1997. Germplasm evaluation of Glycine max for resistance to Fusarium solani, the causal organism of sudden death syndrome. Plant Disease 81: 515-518.

11. Hayat, R., Ali, S., Amara, U., Khalid, R., and Ahmed, I. 2010. Soil beneficial bacteria and their role in plant growth promotion: a review. Annals of Microbiology 60: 579-598.

12. Henis, Y., and Inbar, M. 1968. Effect of Bacillus subtilis on growth and sclerotium formation by Rhizoctonia solani. Phytopathology 58: 933-938.

13. Jamali, F., Sharifi Tehrani, A., Okhovat, M., and Zakeri, Z. 2005. Effect of antagonistic bacteria on the control of Fusarium wilt of chickpea caused by Fusarium oxysporum under greenhouse conditions Iran Journal of Agricultural Sciences 36: 711-717.

14. Jiang, H., Dong, H., Zhang, G., Yu, B., Chapman, L.R., and Fields, M.W. 2006. Microbial diversity in water and sediment of Lake Chaka, an athalassohaline lake in northwestern China. Applied and Environmental Microbiology 72: 3832-3845.

15. Kang, S.M., Khan, A.L., Hamayun, M., Shinwari, Z.K., Kim, Y.H., Joo, G.J., and Lee, I.J. 2012. Acinetobacter calcoaceticus ameliorated plant growth and influenced gibberellins and functional biochemicals. Pakistan Journal of Botany 44: 365-372.

16. Kumar, A., Prakash, A., and Johri, B. 2011. Bacillus as PGPR in crop ecosystem. In: Bacteria in Agrobiology: Crop Ecosystems. Springer. p. 37-59.

17. Leclère, V., Bechet, M., Adam, A., Guez, J.S., Wathelet, B., Ongena, M., Thonart, P., Gancel, F., Chollet-Imbert, M., and Jacques, P. 2005. Mycosubtilin overproduction by Bacillus subtilis BBG100 enhances the organism's antagonistic and biocontrol activities. Applied and Environmental Microbiology 71: 4577-4584.

18. Manafi Dizaji, R., Babay Ahari, A., Arzanlou, M., and Valizadeh, M. 2012. Assessment of resistance in tomato varieties under greenhouse conditions against Fusarium wilt, and biological control of the disease. Journal of Agricultural Science And Sustainable Production 22: 145-158.

19. Mayak, S., Tirosh, T., and Glick, B.R. 2004. Plant growth-promoting bacteria confer resistance in tomato plants to salt stress. Plant Physiology and Biochemistry 42: 565-572.

20. Moretti, M., Gilardi, G., Gullino, M., and Garibaldi, A. 2008. Biological control potential of Achromobacter xylosoxydans for suppressing Fusarium wilt of tomato. International Journal of Botany 4: 369-375.

21. Nakkeeran, S., Kavitha, K., Chandrasekar, G., Renukadevi, P., and Fernando, W. 2006. Induction of plant defence compounds by Pseudomonas chlororaphis PA23 and Bacillus subtilis BSCBE4 in controlling damping-off of hot pepper caused by Pythium aphanidermatum. Biocontrol Science and Technology16: 403-416.

22. Naseby, D., Pascual, J., and Lynch, J. 2000. Effect of biocontrol strains of Trichoderma on plant growth, Pythium ultimum populations, soil microbial communities and soil enzyme activities. Journal of Applied Microbiology 88: 161-169.

23. Pieterse, C.M., Leon-Reyes, A., Van der Ent, S., and Van Wees, S.C. 2009. Networking by small-molecule hormones in plant immunity. Nature Chemical Biology 5: 308-316.

24. Rademaker, J.L., and de Bruijn, F.J. 1997. Characterization and classification of microbes by rep-PCR genomic fingerprinting and computer assisted pattern analysis. DNA Markers: Protocols, Applications and Overviews 1: 151-171.

25. Serajzadeh, N., Khodakaramian, G., and Soleymani Pari, M.J. 2013. Interaction between root nodulating bacteria and Fusarium solani the causal agent of faba-bean root rot. Scientific Journal Management System 2: 1-8.

26. Shanthi, A.T., and Vittal, R.R. 2013. Biocontrol potentials of plant growth promoting rhizobacteria against Fusarium wilt disease of cucurbit. International Journal of Phytopathology 2: 155-161.

27. Sharifi, R., and Ryu, C.M. 2016a. Are bacterial volatile compounds poisonous odors to a fungal pathogen Botrytis cinerea, alarm signals to Arabidopsis seedlings for eliciting induced resistance, or both? Frontiers in Microbiology 7: DOI: 10.3389/fmicb.2016.00196.

28. Sharifi, R., and Ryu, C.M. 2016b. Making healthier or killing enemies? Bacterial volatile-elicited plant immunity plays major role upon protection of Arabidopsis than the direct pathogen inhibition. Communicative & Integrative Biology. DOI: 10.1080/19420889.2016.1197445.

29. Sharifi, R., DOI Ryu, C.M. 2017. Chatting with a tiny belowground member of the holobiome: communication between plants and growth-promoting Rhizobacteria. Advances in Botanical Research 82: 135-160.

30. Singh, P.K., Singh, M., Agnihotri, V., and Vyas, D. 2013. Arbuscular mycorrhizal fungi: biocontrol against Fusarium wilt of chickpea. International Journal of Scientific Research Publication 3: 1-5.

31. Srinivasan, K., Gilardi, G., Garibaldi, A., and Gullino, M. 2009. Bacterial antagonists from used rockwool soilless substrates suppress Fusarium wilt of tomato. Journal of Plant Pathology 147-154.

32. Szczech, M., and Shoda, M. 2006. The Effect of mode of application of Bacillus subtilis RB14‐C on its efficacy as a biocontrol agent against Rhizoctonia solani. Journal of Phytopathology 154: 370-377.

33. Tangerina, M.M., Correa, H., Haltli, B., Vilegas, W., and Kerr, R.G. 2017. Bioprospecting from cultivable bacterial communities of marine sediment and invertebrates from the underexplored Ubatuba region of Brazil. Archive of Microbiology 199: 155-169.

34. Weller, D., and Cook, R. 1983. Suppression of take-all of wheat by seed treatments with fluorescent pseudomonads. Phytopathology 73: 463-469.

35. You, Y.H., Park, J.M., Yi, P.H., Back, C.G., Park, M.J., Han, K.S., Yoon, J.B., Kim, H.H., and Park, J.H. 2017. Microflora of phytopathogen-transferring Bradysia agrestis: a step toward finding ideal candidates for paratransgenesis. Symbiosis 71: 35-46.