بررسی اثر بازدارندگی باکتری‌های اندوفیت با توان تولید اکسین، روی قارچ Diplodia bulgarica عامل بیماری شانکر سیب در استان آذربایجان شرقی

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 4، دوره 38، شماره 2 - شماره پیاپی 64، تیر 1403، صفحه 147-157   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2024.82876.1148

نویسندگان

سمانه حق وردی¹؛ رضا خاک ور^{* 1}؛ مهدی ارزنلو²؛ ناصر علی اصغرزاد²

¹گروه گیاه‏پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

درخت سیب از عمده‏ترین محصولات باغی و صادراتی ایران و استان آذربایجان‏شرقی می‏باشد. از مهم‏ترین بیماری‏های این محصول در منطقه، بیماری شانکر ناشی از قارچ Diplodia bulgarica می‏باشد. روش‏های مختلفی برای کنترل این بیماری معرفی شده است که در بین آن‏ها استفاده از عوامل کنترل بیولوژیک، به‌عنوان روشی دوستدار محیط‌زیست و پایدار مورد توجه گیاه‏پزشکان می‏باشد. از عوامل کنترل بیولوژیک نوین که اخیرا بسیار مورد توجه بوده است استفاده از باکتری‏های اندوفیت می‏باشد. هدف از تحقیق حاضر، جداسازی باکتری‌های اندوفیت تولیدکننده اُکسین، از درختان سیب در باغات اطراف شهرستان تبریز و بررسی توان آن‌ها در کنترل قارچ بیمارگرDiplodia bulgarica  بود. بدین منظور، نمونه‏برداری از شاخه­های سالم درختان سیب باغات استان آذربایجان‏شرقی انجام پذیرفت و 110 جدایه باکتری اندوفیت جداسازی و مورد بررسی قرارگرفت. انتخاب بهترین جدایه با بیشترین اثر آنتاگونیستی به روش کشت متقابل انجام پذیرفت. پنجاه جدایه باکتریایی از 110 جدایه جمع‏آوری شده‌ که اثر بازدارندگی روی قارچ را از خود نشان دادند، از لحاظ تولید اکسین مورد آزمایش قرار گرفتند. تجزیه واریانس داده­های به‌دست آمده انجام و مقایسه میانگین صفات با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال 1% صورت گرفت و شناسایی براساس واکنش زنجیره‌ای پلی‏مراز و تعیین توالی ناحیه 16S rDNA و تعدادی آزمون‏های بیوشیمیایی صورت ‌گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد که پنج جدایه باکتریایی از مجموع جدایه‏های مورد آزمایش با 79-74% بازدارندگی از رشد قارچ بیمارگر، توان تولید مؤثر اکسین را نیز داشتند. براساس داده‏های بیوشیمیایی و توالی‏یابی انجام گرفته در پژوهش حاضر، هر پنج جدایه انتخاب شده متعلق به جنس Bacillus می­باشند. کاربرد چنین باکتری‏هایی علاوه بر کنترل بهینه و بی‏ خطر بیمارگر، می‏توانند در رشد و نمو گیاه نیز بعلت تولید هورمون‏های گیاهی مفید واقع شوند.

کلیدواژه‌ها

باسیلوس؛ بیوکنترل؛ شانکر تنه؛ هورمون گیاهی

مراجع

1. Abdollahzadeh, J. (2015). Diplodia bulgarica, as a new pathogen and potential threat to the apple industry in Iran. Phytopathologia Mediterranea, 54, 128–132. https://doi.org/10.14601/Phytopathol_Mediterr-14686
2. Ahmad, F., Ahmad, I., & Khan, M.S. (2008). Screening of free-living rhizospheric bacteria for their multiple plant growth promoting activities. Microbiology Research, 163, 173–181. https://doi.org/10.1016/j.micres.2006.04.001
3. Ahmadzadeh, M., & Sharifi-Tehrani, A. (2021). Plant probiotic bacteria. University of Tehran Press, 629 pp. (In Persian)
4. Ali, B., Sabri, N., Ljung, K., & Hasnain, S. (2009). Quantification of indole-3-acetic from plant associated Bacillus and their phytostimulatory effect on Vigna radiata (L.). World Journal of Microbiology and Biotechnology, 25, 519-526. https://doi.org/10.1007/s11274-008-9918-9
5. Alijani, N., Manafi Shabestari, M., & Ghosta, Y. (2016). Biocontrol effects of endophytic fungi isolated from apple trees against Diplodia bulgarica the causal agent of apple canker disease. In 22^th Iranian Plant Protection Congress (p. 339). (In Persian)
6. Alizadeh, M., Khakvar, R., & Babai-Ahari, A. (2017). Isolation and characterization of bacterial agents associated of wetwood disease on elm trees in Iran. Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica, 52, 157-168. https://doi.org/10.1556/038.52.2017.028
7. Amaresan, N., Jayakumar, V., & Thajuddin, N. (2012). Isolation and characterization of endophytic bacteria associated with chili (Capsicum annuum) grown in coastal agricultural ecosystem. Indian Journal of Biotechnology, 13, 247-255.
8. Arzanlou, M., Mousavi, S., Bakhshi, M., Khakvar, R., & Bandehagh, A. (2016). Inhibitory effects of antagonistic bacteria inhabiting the rhizosphere of the Sugar beet plants, on Cercospora beticola, the causal agent of Cercospora leaf spot disease on Sugar beet. Journal of Plant Protection Research, 56, 6-14. https://doi.org/10.1515/jppr-2016-0002
9. Binandeh, N. (2016). biological control of white rot of root in some cultivars of apples and pears using antagonistic bacteria. Master thesis. Tarbiat Modarres University. 125Pp. (In Persian)
10. Bric, J.M., Bosrock, R.M., & Silversone, S.E. (1991). Rapid in situ assay for indole acetic acid production by bacteria immobilization on a nitrocellulose membrane. Applied and Environmental Microbiology, 57, 535-538. https://doi.org/10.1128%2Faem.57.2.535-538.1991
11. Cawoy, H., Mariutto, M., Henry, G., Fisher, C., & Vasilyeva, N. (2014). Plant defense stimulation by natural isolates of Bacillus depends on efficient surfactin production. Molecular Plant-Microbe Interactions, 27, 87–100. https://doi.org/10.1094/mpmi-09-13-0262-r
12. Deaker, R., László Kecskés, M., Timothy Rose, M., Amprayn, K., & Krishnen, G. (2011). Practical methods for the quality control of inoculant biofertilizers. Australian Center for International Agriculture Research,
13. Duca, D., Lorv, J., Chery, L., Rose, D., & Bernard, R. (2014). Indol-3- acetic acid in plant- microbe interactions. Antonie van Leeuwenhoek, 106, 85-125. https://doi.org/10.1007/s10482-013-0095-y
14. Eken, C. (2022). Diplodia bulgarica, cause of postharvest rot on apples in Turkey. Australasian Plant Disease Notes, 17, 15. https://doi.org/10.1007/s13314-022-00460-4
15. Geetha, T., Vishwaprakash, N., Sycheva, M., & Babu, J.R. (2012). Sequestosome 1/p62: across diseases. Biomarkers, 17, 99–103. https://doi.org/10.3109/1354750x.2011.653986
16. Gholami, M., Khakvar, R., & Aliasgarzad, N. (2013). Application of endophytic bacteria for controlling anthracnose disease (Colletotrichum lindemuthianum) on bean plants. Archives of Phytopathology and Plant Protection, 46, 1831-1838. https://doi.org/10.1080/03235408.2013.778477
17. Gholami, M., Khakvar, R., & Niknam, G. (2014). Introduction of some new endophytic bacteria from Bacillus and Streptomyces genera as successful biocontrol agents against Sclerotium rolfsii. Archives of Phytopathology and Plant Protection, 47, 122-130. https://doi.org/10.1080/03235408.2013.805043
18. Hanifeh, S., Zafari, D., & Soleimani, M.J. (2017) Reaction of some apple cultivars to Diplodia bulgarica in Iran. Mycosphere, 8, 1253–1260. https://doi.org/10.5943/mycosphere/8/2/9
19. Jacob, J., Krishnan, G.V., Thankappan, D., & Amma, D.K.B. (2020). Endophytic bacterial strains induced systemic resistance in agriculturally important crop plants. In Microbial Endophytes(pp. 75-105). Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819654-0.00004-1
20. Jahanbakhsh, V., Mahdikhani Moghadam, E., Baghaee Ravari, S., & Rouhani, H. (2014). Study plant growth promoting Bacillus isolates in tomato root colonization and Meloidogyne javanica population reduction. Journal of Iranian Plant Protection Research,28, 79-86. https://doi.org/10.22067/jpp.v28i1.36035
21. Javadi-Dodaran, N., Khakvar, R., & Aliasgarzad, N. (2022). Isolation and characterization of bacterial endophytes from weeds against Pseudomonas syringae syringae causing bacterial canker of stone fruit trees. Fundamental and Applied Agriculture, 7, 104-111. https://doi.org/10.5455/faa.26526
22. Kumar, A., Prakash, A., & Johri, B.N. (2011). Bacillus as PGPR in crop ecosystem. Bacteria in Agrobiology. Crop Ecosystems, 1, 37-59. https://doi.org/10.1007/978-3-642-18357-7_2
23. Luna, C.L., Mariano, R.L.R., & Souto-Maior, A.M. (2002). Production of a biocontrol agent for crucifers black rot disease. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 19, 133-140. https://doi.org/10.1590/S0104-66322002000200007
24. Majeed, A., Abbasi, M.K., Hameed, S., Imran, A., & Rahim, N. (2015). Isolation and characterization of plant growth-promoting rhizobacteria from wheat rhizosphere and their effect on plant growth promotion. Frontiers in Microbiology, 6, 198. https://doi.org/10.3389%2Ffmicb.2015.00198
25. Mantelin, S., & Touraine, B. (2004). Plant growth-promoting bacteria and nitrate availability: impacts on root development and nitrate uptake. Journal of Experimental Botany, 55, 27-34. https://doi.org/10.1093/jxb/erh010
26. Moslehi, S., Pourmehr, S., Shirzad, A., & Khakvar, R. (2021). Potential of some endophytic bacteria in biological control of root-knot nematode Meloidogyne incognita. Egyptian Journal of Biological Pest Control, 31, 1-11. https://doi.org/10.1186/s41938-021-00396-4
27. Najari, H.H. (2020). Guide to planting and growing apples. Jahad Daneshgahi Press. 430 Pp. (In Persian)
28. Norozi, H., Baghaee-Ravari, S., & Mojerlou, S. (2023). Biocontrol potential of Bacillus strains in interaction with Rhizoctonia solani pathogen of potato. Iranian Journal of Plant Protection Science, 54, 187-205. https://doi.org/10.22059/ijpps.2023.357079.1007026
29. Parent, P.Z., Basime, G.C., Nachigera, G.M., Thonart, P., & Ongena, M. (2018). Efficacy of Bacillus amyloliquefaciens as biocontrol agent to fight fungal diseases of maize under tropical climates: from lab to field assays in south Kivu. Environmental Science and Pollution Research International, 25(30), 29808–29821. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9314-9.
30. Sadfi, N., Cherif, M., Hajlaoui, M.R., Boudabbous, A., & Belanger, R. (2002). Isolation and partial purification of antifungal metabolites produced by Bacillus cereus. Annals of Microbiology, 52, 323-338.
31. Sambrook, J., Russell, D.W., & Russell, D.W. (2001). Molecular cloning a laboratory manual (3-volume set) . New York: Cold spring harbor laboratory press, 999, 502-510.
32. Schaad, N.W., Jones, J.B., & Chun, W. (2001). Laboratory guide for the identification of plant pathogenic bacteria(No. Ed. 3). American Phytopathological Society (APS Press).
33. Shrivastava, U.P., & Kumar, A. (2011). A simple and rapid plate assay for the screening of indole-3- acetic acid (IAA) producing microorganisms. International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology, 2, 120-124.
34. Souto, G.I., Correa, O.S., Montecchia, M.S., Kerber, N.L., Pucheu, N.L., Bachur, M., & García, A.F. (2004). Genetic and functional characterization of a Bacillus strain excreting surfactin and antifungal metabolites partially identified as iturin-like compounds. Journal of Applied Microbiology, 97, 1247-1256. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2004.02408.x
35. Szilagyi-Zecchin, V.J., Ikeda, A.C., Hungria, M., Adamoski, D., Kava-Cordeiro, V., Glienke, C., & Galli-Terasawa, L.V. (2014). Identification and characterization of endophytic bacteria from corn (Zea mays) roots with biotechnological potential in agriculture. AMB Express, 4, 2-9. https://doi.org/10.1186%2Fs13568-014-0026-y
36. Thoa, N.T.K., Mai, D.T.H., Hiu, B.L., Duong, C.A., Chau, N.N.B., Nghiep, N.M., & Quoc, N.B. (2022). Roles of β-Indole acetic acid (IAA) producing endophytic bacteria on the recovery of plant growth and survival ability of sugarcane infected white leaf disease (SWLD). Current Microbiology, 79, 389. https://doi.org/10.1007/s00284-022-03091-1
37. Vasebi, Y., Khakvar, R., & Vinatzer, B.A. (2023). Characterization of culturable epiphytic and endophytic bacteria of Prunus and their potential for plant growth promotion and antagonistic activity against bacterial canker disease. Journal of Plant Pathology, 105(3), 749-766. https://doi.org/10.1007/s42161-023-01342-z
38. Wahyudi, A.T., Astuti, R.P., Widyawati, A., Meryandini, A., & Nawangsih, AA. (2011). Characterization of Bacillus strains isolated from rhizosphere of soybean plants for their use as potential plant growth for promoting Rhizobacteria. Journal of Microbiology and Antimicrobials, 3, 34-40.
39. Zeynali Bari, R., Abrinbana, M., & Ghosta, Y. (2021). Genetic variation, vegetative compatibility, and aggressiveness diversity of Diplodia bulgarica isolates from apple orchards in West Azarbaijan province of Iran. Plant Pathology, 70, 1326-1341. https://doi.org/10.1111/ppa.13374