تأثیر فیتازهای سویه‌های آسپرژیلوس بر فراهمی فسفر از فیتات سدیم و جذب فسفر در گیاه ذرت

آب و خاک

مقاله 4، دوره 35، شماره 4 - شماره پیاپی 78، مهر و آبان 1400، صفحه 505-517   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2021.14925.0

نویسندگان

تکتم ولیزاده حجار¹؛ امیر لکزیان^{* 1}؛ اکرم حلاج نیا¹؛ محبوبه مظهری²

¹گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشکده کشاورزی ومنابع طبیعی واحد کرج دانشگاه آزاد اسلامی البرز

چکیده

کمبود فسفر به عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه در خاک‌های آهکی مشکلی جدی بوده و به همین خاطر توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. بخش آلی فسفر در خاک که غیر قابل جذب توسط گیاه می‌باشد در مواردی می­تواند تا 80 درصد کل فسفر را به خود اختصاص دهد. حل کردن فسفر از دو منبع آلی و معدنی توسط گونه‌های قارچی به عنوان یکی از راه‌حل‌های کارساز می‌تواند مورد توجه پژوهشگران قرار گیرد. بدین منظور و برای بررسی میزان فعالیت آنزیم فیتاز قارچی سه سویه آسپرژیلوس نایجر، آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس فومیگاتوس و فراهمی فسفر از منبع آلی فیتات سدیم و جذب آن توسط گیاه ذرت، دو آزمایش بصورت جداگانه به صورت آزمایشگاهی و گلخانه‌ای انجام شد. در بخش آزمایشگاهی میزان فعالیت آنزیم فیتاز هر یک از سه سویه قارچی در حضور فیتات سدیم بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان فعالیت فیتاز (U) 48/16 مربوط به سویه آسپرژیلوس نایجر بود. در بخش دوم تاثیر هر یک از آنزیم‌های فیتاز تولیدی و استخراجی از هر جدایه بر فراهمی فسفر از منبع فیتات سدیم و جذب این عنصر توسط گیاه ذرت بررسی شد. نتایج بخش گلخانه‌ نشان داد که بیشترین مقدار فسفر اندام هوایی (125/0 درصد) و ریشه (102/0 درصد) گیاه ذرت و همچنین بیشترین وزن خشک این گیاه (08/46 گرم در گلدان) در تیمار آنزیم فیتاز آسپرژیلوس نایجر و در حضور فیتات سدیم مشاهده شد. بطور کلی نتایج نشان از موثرتر بودن سویه آسپرژیلوس نایجر در دو بخش آزمایشگاهی و گلخانه‌ای داشت و همچنین آنزیم‌های فیتاز قارچی تاثیر مثبتی بر غلظت فسفر و بهبود رشدو نمو گیاه ذرت داشتند.

کلیدواژه‌ها

آسپرژیلوس نایجر؛ آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس فومیگاتوس؛ فراهمی فسفر

مراجع

• Bremner J.M., and Mulvaney C.S. 1982. Nitrogen-Urea. In: Miller RH and Keeney, DR (eds). Method of Soil Analysis. Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy USA 699-708.
• Chabot R., Cescas M.P., and Antoun H. 1993. Microbiological solubilization of inorganic P-fraction normally encountered in soils. Phosphorus, Sulfur, Silicon 77: 329-336.
• Chapman H.I., and Pratt P.F. 1961. Methods of Analysis for Soils, Plants and Waters. The University of California's Division of Agricultural Science, Berkeley, California, USA.
• Chuang C.C., Kuo Y.L., Chao C.C., and Chao W.L. 2007. Solubilization of inorganic phosphates and plant growth promotion by Aspergillus niger. Biology and Fertility of Soils 43: 575-584.
• Findenegg G.R., and Neiemans J.A. 1993. The effect of phytase on the availability of from myo-inositol hexaphosphate (phytate) for maize roots. Plant and Soil 154: 189-196.
• Gee G.W., and Bauder J.W. 1986. Particle-size analysis. Methods of soil analysis: Part 1—Physical and mineralogical methods. Klute A. Ed. Chap. 15. American Society of Agronomy. Soil Science Society of America 383–411.
• George T.S., Richardson A.E., Li S.S., Gregory P.J., and Daniell T.J. 2009. Extracellular Release of a Heterologous Phytase from Roots of Transgenic Plants: Does Manipulation of Rhizosphere Biochemistry Impact Microbial Community Structure? FEMS Microbiology Ecology 70: 433-445.
• Ghorashi L., Haghnia Gh.H., Lakzian A., and Khorasani R. 2012. Effect of phosphorus and organic matter on availability and uptake of Fe (II) in maize (Zea mays. L). Journal of Agroecology 4(1): 12-19. (In Persian)
• Grant C., Bittman S., Montreal M., Plenchette C., and Morel C. 2005. Soil and fertilizer phosphorus: Effects on plant P supply and mycorrhizal development. Canadian Journal of Plant Science 85(1): 3-14.
• Hariprasada, P., and Niranjana, S.R. 2009. Isolation and characterization of phosphate solubilizing rhizobacteria in improving plant health of tomato. Plant and Soil 316: 13–24.
• Heinonen J.K., and Lahti R.J. 1981. A new and convenient colorimetric determination of inorganic orthophosphate and its application to the assay of inorganic pyrophosphatase. Anal Biochemistry 113: 313-317.
• Idriss E.E., Makarewicz O., Farouk A. … and Borriss R. 2002. Extracellular Phytase Activity of Bacillus amyloliquefaciens FZB45 Contributes to Its Plant-Growth-Promoting Effect. Micro- Biology 148: 2097-2109.
• Javaheri T., Lakzian A., Khorasani R., and Taheri P. 2013. The Effect of Aspergillus Isolates on Hydrolysis of Soil Organic Phosphorus (Phytic Acid and Sodium Glycerophosphate). Journal of Water and Soil 27(6): 24-32. (In Persian with English abstract)
• Karimian N., and Ghanbari A. 1990. Evaluation of different extractants for prediction of Plant response to applied P fertilizer in highly calcareous soils. Abstract, p. 25, 10th Word fertilizer congress, CIEC, Nicosia, Cyprus.
• Khan M.S., Ziadi A., Ahemad M., Oves M., and Wani P.A. 2010. Plant growth promotion by phosphate solubilizing fungi- current perspective. Archives of Agronomy and Soil Science 56: 73-98.
• Khan M.S., Ziadi A., and Wani P.A. 2007. Role of phosphate solubilizing microorganisms in sustainable agriculture - A review. Agronomy for Sustainable Development 27: 29-43.
• Li H., Smith S.E., Holloway R.E., Zhu Y., and Smith F.A. 2006. Arbuscular mycorrhizal fungi contribute to P uptake by wheat grown in a phosphorus-fixing soil even in the absence of positive-growth responses. New Phytology 172: 536–543.
• Loeppert R.H., and Suarez D.L. 1996. Carbonate and gypsum. p. 437-474. In: Sparks, D.L. (ed.) Methods of soil analysis. Part 3. Chemical methods. SSSA Book Series No. 5. SSSA and ASA, Madison, WI.
• Malakoti M.J., and Homaiy M. 2004. Fertility of arid and semi-arid soils (problems and solutions). Second edition with complete revision, Tarbiat Modares University publishers, Tehran.
• Menezes-Blackburn D., Paredes C., Zhang H., Giles C.D., Darch T., Stutter M., George T.S., Shand C., Lumsdon D., Cooper P., Wendler R., Brown L., Blackwell M., Wearing C., and Haygarth P.M. 2016. Organic acids regulation of chemical–microbial phosphorus transformations in soils. Environmental Science and Technology 50: 11521-11531.
• Olsen S.R., and Sommers L.E. 1982. Phosphorus, In: Page A.L. ed. Methods of soil analysis, part 2, Chemical and Microbiological properties, Soil Science Society of American Journal Madison 403–430.
• Ponmurugan P., and Gopi C. 2006. In vitro production of growth regulators and phosphatase activity by phosphate solubilizing bacteria. African Journal of Biotechnology 5: 348-350.
• Rahi P., Vyas P., Sharma S., Gulati A., and Gulati A. 2009. Plant growth promoting potential of the fungus Discosia sp. FIHB 571 from tea rhizosphere tested on chickpea, maize and pea. Indian Journal of Microbiology 49(2): 128–133.
• Richardson A.E., Barea J., McNeill A.M., and Prigent-Combaret C. 2009. Acquisition of phosphorus and nitrogen in the rhizosphere and plant growth promotion by microorganisms. Plant Soil 339: 305–339.
• Richardson A.E., and Simpson Richard J. 2011. Soil microorganisms mediating phosphorus availability. Plant Physiology 156: 989-996.
• Richardson A.E., Hadobas P.A., and Hayes J.E. 2001. Extracellular Secretion of Aspergillus Phytase from Arabidopsis Roots Enables Plants to Obtain Phosphorus from Phytate. The Plant Journal 25: 641-649.
• Rodríguez H., and Fraga R. 1999. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion. Biotechnology Advances 17: 319–339.
• Shieh T.R., and Ware J.H. 1968. Survey of microorganisms for the production of extracellular phytase. Appl Microbiol 16: 1348-1351.
• Sarikhani M.R., Malboobi M.A., Aliasgharzad N., and Greiner R. 2019. Identification of two novel bacterial phosphatase‐encoding genes in Pseudomonas putida strain P13. Journal of Applied Microbiology 127(4): 1113-1124.
• Sarikhani M.R., Malboubi M.A., and Ebrahimi A. 2014. Phosphate-solubilizing bacteria: Isolation of bacteria and genes encoding phosphate-solubilizing, mechanism and genetics of phosphate dissolution. Agricultural Biotechnology 6(1): 76-110. (In Persian)
• Singh B., and Satyanarayana T. 2011. Microbial Phytases in Phosphorus Acquisition.
• Walkley A., and Black I.A. 1934. An examination of digestion method for determining soil organic matter and proposed modification of the chromic acid titration. Soil Scince 37: 29-38.
• Wang X., Wang C., Sui J., Liu Z., Li Q., Ji C., Song X., Hu Y., Wang C., Sa R., and Zhang J. 2018. Isolation and characterization of phosphofungi, and screening of their plant growth-promoting activities. AMB Express 8: 63-70.
• Wasaki J., Maruyama H., Tanaka M., Yamamura T., Dateki H., Shinano T., Ito S., and Osaki M. 2009. Overexpression of the LASAP2 gene for secretory acid phosphatase in white lupin improves the phosphorus uptake and growth of tobacco plants. Soil Science and Plant Nutrition 55: 107–113.
• Yadav R.S., Tarafdar J.C. 2003. Phytase and phosphatase producing fungi in arid and semi-arid soils and their efficiency in hydrolyzing different organic P compounds. Soil Biol Biochem 35(6): 745–751.
• Yadav B.K., and Tarafdar J.C. 2009. "Extracellular acid phosphatase and phytase activities of Buffel grass (Cenchrus ciliaris) genotypes." Journal of the Indian Society of Soil Science 57(3): 332-337.