بررسی غلظت‌های زیر بازدارندگی برخی اسانس‌های گیاهی بر فاکتورهای پرآزاری بیمارگر Pseudomonas syringae pv. syringae

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 3، دوره 37، شماره 4 - شماره پیاپی 62، دی 1402، صفحه 381-398   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2023.81813.1141

نویسندگان

سحر قربانپور یدکی¹؛ ساره بقائی راوری^{* 2}؛ محمد مقدم³؛ پژمان خدایگان⁴

¹فارغ التحصیل کارشناسی ارشد گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

²گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

⁴گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولیعصر رفسنجان، رفسنجان، ایران

چکیده

از بیماری‌های مهم باکتریایی درختان میوه، شانکر باکتریایی درختان هسته­دار با عامل Pseudomonas syringae pv. syringae (Pss) می‌باشد. در این پژوهش، خصوصیات ضدباکتریایی شش اسانس گیاهی علیه باکتری Pss براساس آزمون نشت در دیسک، تعیین حداقل غلظت بازدارنده و حداقل غلظت کشنده ارزیابی و گروه­بندی شد. تأثیر غلظت زیربازدارندگی اسانس‌های منتخب بر برخی عوامل پر آزاری بیمارگر و نیز اثرگذاری اسانس­های منتخب بر کاهش بیماری­زایی باکتری روی میوه نارس گیلاس بررسی و ترکیبات اسانس­ها مشخص گردید. براساس نتایج، اسانس مرزه خوزستانی و آویشن خراسانی اثر بازدارندگی قابل‌توجهی با حداقل غلظت بازدارندگی و کشندگی 16/1 و 32/2 گرم بر لیتر بر باکتری Pss، در مقایسه با سایر اسانس­ها و آنتی‍بیوتیک استرپتومایسین نشان دادند. اسانس­های منتخب در غلظت زیر بازدارندگی از رشد بیمارگر جلوگیری نکردند. قابلیت تحرک توده­ای سلول­های تحت تیمار اسانس­ها نسبت به شاهد 25 تا 55 درصد و قابلیت تحرک شناوری 42/18 تا 71/ 35 درصد کاهش یافت. آویشن خراسانی و مرزه خوزستانی با درصد بازدارندگی به­ترتیب 75 و 70 درصد قوی‌ترین اثر مهارکنندگی را بر میزان تشکیل بیوفیلم نشان دادند. همچنین، در آزمون تولید توکسین، دو اسانس آویشن خراسانی و مرزه خوزستانی درکاهش تولید سیرینگومایسین و افزایش رشد قارچ Geotrichum candidum به­ترتیب به میزان 76/1 و 5/1 برابر در مقایسه با شاهد (عدم تیمار با اسانس) مؤثر بودند. تیمار اسانس­ها در مقادیر حداقل غلظت بازدارنده سبب کاهش علائم بیماری شد. بر اساس آنالیز اسانس­ها به­ترتیب تیمول در اسانس آویشن خراسانی، کارواکرول در اسانس مرزه خوزستانی، پیپریتون در اسانس پونه کوهی و پولگون در اسانس کاکوتی به‌عنوان ترکیبات عمده تعیین شد. به‍طور کلی، نتایج این تحقیق نشان داد مواد مؤثره اصلی دو اسانس آویشن خراسانی و مرزه خوزستانی در کاهش فعالیت بیمارگر شانکر باکتریایی هسته­داران مؤثر هستند که می­توانند به­عنوان ساختار شیمیایی الگو در جهت سنتز مواد ضدمیکروبی مد نظر قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

شانکر هسته‌داران؛ غلظت زیر-بازدارندگی؛ کاهش بیماری‌زایی؛ کنترل؛ مواد فرار گیاهی

مراجع

Adams, R.P. (2007). Identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectrometry (Vol. 456, pp. 544-545). Carol Stream: Allured publishing corporation.

2. Agrios, G.N. (2005). Plant Pathology Academic Press. San Diego, USA.
3. Alymanesh, MR., & Mirzaei, H. (2013). Using some essential oils in the control of bacterial canker disease of stone fruit. Proceeding of the second National Congress on Medicinal Plants. 15-16 May, Tehran, Iran, 1135.
4. Amiri, H. (2009). Influence of growth phase on the essential oil composition of Ziziphora clinopodioides Lam. Natural product research, 23(7), 601-606. https://doi.org/10.1080/14786410802113995
5. Bahar, M., Mojtahedi, A., & Akhiani, A. (1985). Bacterial Canker Apricot trees in Esfahan. Iran. Plant Patho, 18, 58-68.
6. Bassole, I.H.N., Lamien-Meda, A., Bayala, B.O.L.C., Obame, L.C., Ilboudo, A.J., Franz, C., & Dicko, M.H. (2011). Chemical composition and antimicrobial activity of Cymbopogon citratus and Cymbopogon giganteus essential oils alone and in combination. Phytomedicine, 18(12), 1070-1074. https://doi.org/10.1016/j.phymed.2011.05.009
7. Bender, C.L., & Scholz-Schroeder, B.K. (2004). New insights into the biosynthesis, mode of action, and regulation of syringomycin, syringopeptin, and coronatine. In Virulence and gene regulation(pp. 125-158). Springer, Boston, MA.
8. Bultreys, A., & Kaluzna, M. (2010). Bacterial cankers caused by Pseudomonas syringae on stone fruit species with special emphasis on the pathovars syringae and morsprunorum race 1 and race 2. Journal of Plant Pathology, S21-S33.
9. Carezzano, M.E., Sotelo, J.P., Primo, E., Reinoso, E.B., Paletti Rovey, M.F., Demo, M.S., & Oliva, M.D.L.M. (2017). Inhibitory effect of Thymus vulgaris and Origanum vulgare essential oils on virulence factors of phytopathogenic Pseudomonas syringae strains. Plant Biology, 19(4), 599-607. https://doi.org/10.1111/plb.12572
10. Chouhan, S., Sharma, K., & Guleria, S. (2017). Antimicrobial activity of some essential oils—present status and future perspectives. Medicines, 4(3), 58. https://doi.org/10.3390/medicines4030058
11. Clinical and Laboratory Standards Institute. (2018). Performance standards for antimicrobial disk susceptibility tests; approved standard—12^th ed. M02-A13. Clinical and Laboratory Standards Institute, Wayne, PA. https://clsi.org
12. Ebrahimi, S.N., Hadian, J., Mirjalili, M.H., Sonboli, A., & Yousefzadi, M. (2008). Essential oil composition and antibacterial activity of Thymus caramanicus at different phenological stages. Food Chemistry, 110(4), 927-931. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.02.083
13. Farhadfar, S., Keshavarzi, M., Bouzari, N., Moghadam, L., & Soleimani, A. (2016). Susceptibility of cherries to bacterial canker (Pseudomonas syringae pv. syringae) in field and laboratory. International journal of Agriculture and Forestry, 6(1), 20-7. https://doi.org/10.5923/j.ijaf.20160601.04
14. Farzaneh, M., Kiani, H., Sharifi, R., Reisi, M., & Hadian, J. (2015). Chemical composition and antifungal effects of three species of Satureja (S. hortensis, S. spicigera, and S. khuzistanica) essential oils on the main pathogens of strawberry fruit. Postharvest Biology and Technology, 109, 145-151. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2015.06.014
15. Gasic, K., Prokic, A., Ivanovic, M., Kuzmanovic, N., & Obradovic, A. (2012). Differentiation of Pseudomonas syringae pathovars originating from stone fruits. Pesticidi i fitomedicina, 27(3), 219-229. https://doi.org/102298/PIF1203219G
16. Golparvar, A.R., Hadipanah, A., & Mehrabi, A.M. (2015). Diversity in Chemical composition from two ecotypes of (Mentha longifolia L.) and (Mentha spicata L.) in Iran climatic conditions. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences, 6(4), 26-33.
17. Hajian-Maleki, H., Baghaee-Ravari, S., & Moghaddam, M. (2019). Efficiency of essential oils against Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum causing potato soft rot and their possible application as coatings in storage. Postharvest Biology and Technology, 156, 110928. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2019.06.002
18. Hwang, M.S., Morgan, R.L., Sarkar, S.F., Wang, P.W., & Guttman, D.S. (2005). Phylogenetic characterization of virulence and resistance phenotypes of Pseudomonas syringae. Applied and Environmental Microbiology, 71(9), 5182-5191. https://doi.org/10.1128/AEM.71.9.5182-5191.2005
19. Ichinose, Y., Taguchi, F., & Mukaihara, T. (2013). Pathogenicity and virulence factors of Pseudomonas syringae. Journal of General Plant Pathology, 79(5), 285-296. https://doi.org/10.1007/s10327-013-0452-8
20. Jaymand, K., & Rezaee, M. (2007). Essential oil, Distillations Apparatuses, test Method of essential oil and Retention Indices in Essential oil Analysis. Iranian Society of Medicinal Plants. Tehran, 12, 106-108.
21. Kavanaugh, N.L., & Ribbeck, K. (2012). Selected antimicrobial essential oils eradicate Pseudomonas spp. and Staphylococcus aureus biofilms. Applied and Environmental Microbiology, 78(11), 4057-4061. https://doi.org/10.1128/AEM.07499-11
22. Kennelly, M.M., Cazorla, F.M., de Vicente, A., Ramos, C., & Sundin, G.W. (2007). Pseudomonas syringae diseases of fruit trees: progress toward understanding and control. Plant Disease, 91(1), 4-17.https://doi.org/ 10.1094/PD-91-0004
23. Khodaygan, P., Sedaghati, A., Hosseinipour, A., & Baghaee-Ravari, S. (2012). Study on canker disease of stone friuts and antibacterial effects of some essential oils on its causal agent in Kerman province. Iranian Journal of Plant Pathology, 48(3), 303-317.
24. López Belchí, M.D., Cantó-Tejero, M., & Pascual-Villalobos, M.J. (2021). New insights into Biopesticides: Solid and liquid formulations of essential oils and derivatives. Frontiers in Agronomy, 3, 763530. https://doi.org/10.3389/fagro.2021.763530
25. Matas, I.M., Lambertsen, L., Rodríguez‐Moreno, L., & Ramos, C. (2012). Identification of novel virulence genes and metabolic pathways required for full fitness of Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi in olive (Olea europaea) knots. New Phytologist, 196(4), 1182-1196. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04357.x
26. Myszka, K., Schmidt, M.T., Majcher, M., Juzwa, W., Olkowicz, M., & Czaczyk, K. (2016). Inhibition of quorum sensing-related biofilm of Pseudomonas fluorescens KM121 by Thymus vulgare essential oil and its major bioactive compounds. International Biodeterioration & Biodegradation, 114, 252-259. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2016.07.006
27. Oliva, M.D.L.M., Carezzano, M.E., Giuliano, M., Daghero, J., Zygadlo, J., Bogino, P., & Demo, M. (2015). Antimicrobial activity of essential oils of Thymus vulgaris and Origanum vulgare on phytopathogenic strains isolated from soybean. Plant Biology, 17(3), 758-765. https://doi.org/10.1111/plb.12282
28. O'May, C., & Tufenkji, N. (2011). The swarming motility of Pseudomonas aeruginosa is blocked by cranberry proanthocyanidins and other tannin-containing materials. Applied and Environmental Microbiology, 77(9), 3061-3067. https://doi.org/10.1128/AEM.02677-10
29. Pavela, R., & Benelli, G. (2016). Essential oils as ecofriendly biopesticides? Challenges and constraints. Trends in Plant Science, 21(12), 1000-1007. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.10.005
30. 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. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2015.10.011
31. Rasoolzadegan, Y. (1997). Temperate Zone Fruits. Esfahan University pub. 759 pp.
32. Romero, C.M., Vivacqua, C.G., Abdulhamid, M.B., Baigori, M.D., Slanis, A.C., Allori, M.C.G.D., & Tereschuk, M. . (2016). Biofilm inhibition activity of traditional medicinal plants from Northwestern Argentina against native pathogen and environmental microorganisms. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, 49, 703-712. https://doi.org/10.1590/0037-8682-0452-2016
33. Santos, C.A., Almeida, F.A., Quecán, B.X., Pereira, P.A., Gandra, K., Cunha, L.R., & Pinto, U.M. (2020). Bioactive properties of Syzygium cumini (L.) skeels pulp and seed phenolic extracts. Frontiers in Microbiology, 11, 990. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00990
34. Shabani, B., Rezaei, R., Charehgani, H., & Salehi, A. (2019). Study on antibacterial effect of essential oils of six plant species against Pseudomonas syringae pv. syringae Van Hall 1902 and Pseudomonas fluorescens Migula 1894. Journal of Plant Pathology, 101(3), 671-675. https://doi.org/10.1007/s42161-019-00266-x
35. Singh, A., Gupta, R., Tandon, S., & Pandey, R. (2017). Thyme oil reduces biofilm formation and impairs virulence of Xanthomonas oryzae. Frontiers in Microbiology, 8, 1074. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01074
36. Spotts, R.A., Wallis, K.M., Serdani, M., & Azarenko, A.N. (2010). Bacterial canker of sweet cherry in Oregon-Infection of horticultural and natural wounds, and resistance of cultivar and rootstock combinations. Plant Disease, 94(3), 345-350. https://doi.org/10.1094/PDIS-94-3-0345