استخراج و شناسایی متابولیت‌های ثانویهTrichoderma atroviridae (6022) و بررسی اثرات ضدقارچی آنها

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 8، دوره 31، شماره 1 - شماره پیاپی 35، فروردین 1396، صفحه 131-141   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.v31i1.55861

نویسندگان

مائده شهیری طبرستانی^{* 1}؛ کامران رهنما²؛ محسن جهانشاهی³؛ سعید نصرالله نژاد⁴؛ محمدحسین فاطمی⁵

¹دانشگاه پیام نور، تهران- ایران

²دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

³دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

⁴دانشیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

⁵دانشگاه مازندران

چکیده

فعالیت ضد‌قارچی جدایه Trichoderma atroviridae (6022) در‌برابر قارچ‌های بیمارگر خاکزاد Macrophomina phaseolina و Sclerotinia sclerotiorum درشرایط آزمایشگاه، مورد بررسی قرار گرفت. در آزمون کشت متقابل، جدایه آنتاگونیست به سرعت، رشد قارچ‌های بیمارگر را متوقف نمود. متابولیت‌های فرار جدایه آنتاگونیست در کشت همزمان، 24، 48 و 72 ساعته در برابر قارچ‌های بیمارگر، اثرات بازدارندگی چشمگیری نشان دادند که با گذشت زمان و مسن تر شدن پرگنه قارچ تریکودرما، میزان تولید این متابولیت‌ها افزایش و در‌ نتیجه اثرات بازدارندگی بیشتری مشاهده شد. غلظت‌های مختلف متابولیت‌های غیرفرار استخراج شده از محیط غذایی مایع و توده قارچی، توانستند به‌خوبی رشد میسیلیومی و تولید اسکلروت قارچ‌های بیمارگر را کنترل نمایند. متابولیت‌های غیرفرار استخراجی از توده قارچی، بازدارندگی بهتری نشان دادند و توانستند در غلظت 15 درصد به ترتیب تا 62/87 و 100 درصد از رشد M. phaseolina و S. sclerotiorum جلوگیری نمایند. از طریق چهار فرایند ساده آزمایشگاهی جهت استخراج (با حلال‌های آلی ان-هگزان و متانول؛ تکنیک Headspace و سوکسله توده قارچی) و با استفاده از دستگاه گاز کروماتوگرافی جرمی، 61 ترکیب متابولیت ثانویه شناسایی شدند که بیشتر آن‌ها از گروه آلکان‌ها بودند. کلیه ترپنوئیدهای شناسایی شده در این بررسی، فقط در تکنیک Headspace مشاهده شدند. از ترکیبات ضد‌قارچی شناسایی شده در این جدایه، 1-‌پنتانول، ایزوآمیل الکل و 2-اتیل-1-‌هگزانول؛ پالمیتیک اسید و استیریک اسید؛ بیس(2- اتیل ‌هگزیل) فتالات و دی-‌ان‌اکتیل فتالات می‌باشند. وجود این ترکیبات، اثرات ضد‌قارچی متابولیت ثانویه را توجیه
می‌نماید. این تحقیق برای اولین بار در ایران انجام می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

GC/MS؛ Macrophomina phaseolina؛ Sclerotinia sclerotiorum

مراجع

1- Abaszade F., Mohammadi Goltapeh E., Pourjame E., khorasani A., Rezaei Y., and Verma A. 2013. Evaluation of the ability of antagonistic endophytic fungi on roots and fungi Trichoderma species on Macrophomina phaseolina in vitro. Plant Disease Research, 1(1): 1-15. (in Persian)

2- Abdolahian M., Rahnama K., Mardabi M., Ommati F., and Zaker M. 2012. The in vito efficay of Trichoderma isolates against Pythium aphanidermatm, the casual agent of sugar-beet root rot. Journal of Research Agricultural Sciences, 8(1): 87-79.

3- Ahluwalia V., Waliaa S., Satib P., Kumara J., Kundua A., Shankara J., and Paulc Y.S. 2014. Isolation, characterisation of major secondary metabolites of the Himalayan Trichoderma koningii and their antifungal activity. Archives of Phytopathology and Plant Protection, 47(9): 1063–1071.

4- Akpuaka A., Ekwenchi M.M, Dashak D.A., and Dildar A. 2012. Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC/MS) Analysis of Phthalate Isolates in n-Hexane Extract of Azadirachta indica A. Juss (Neem) Leaves. Journal of American Science, 8(12): 146-155.

5- Bitas V., Kim H.S., Bennett J.W., and Kang S. 2013. Sniffing on Microbes: Diverse Roles of Microbial Volatile Organic Compounds in Plant Health. Molecular Plant- Microbe Intractions, 26(8): 835-843.

6- Carolina H.P., Kock J.L.F., and Thibane V.S. 2011. Antifungal free fatty acids: A Review: 61-71. In Mendez-Vilas A.,(Eds.). Science against microbial pathogens: communicating current research and technological advances, Microbiology Series, 2(3), Spain: Formatex, 691p.

7- Dennis C., and Webster J. 1971. Antagonistic properties of species groups of Trichoderma. Production of volatile antibiotics. Transactions of British Mycological Society. 57: 25-29.

8- Dubey S.C., Tripathi A., Dureja P., and Grover A. 2011. Characterization of secondary metabolites and enzymes produced by Trichoderma species and their efficacy against plant pathogenic fungi. Indian Journal of Agricultural Sciences, 81(5): 455–61.

9- Etebarian H.R. 2006. Evaluation of Trichoderma isolates for biological control of charcoal stem rot in melon caused by Macrophomina phaseolina. Journal of Agricultural Science and Technology, 8: 243-250.

10- Habibi R., Rahnama K, and Taghinasb M. 2015. Evaluating the effectiveness of native Trichoderma species in production of extracellular enzymes during interaction with plant pathogenic fungus Fusarium oxysporum. Journal of Applied Research Plant protection, 4(2): 73-85.

11- Haidari Farooqi S.H., Zamanizadeh H.R., and Etebarian H.R. 2003. Evaluation of Trichoderma strains for biological control of plant disease miri melon (Phytophthora drechsleri) in the greenhouse. Plant Pests and Diseases, 72(2): 113-134.

12- Hung R., Lee S., and Bennett J.W. 2013. Arabidopsis thaliana as a model system for testing the effect of Trichoderma volatile organic compound. Fungal Ecology, 6: 19-26.

13- Iraqi M.M., Rahnama K., Zafari D., and Taghi Nasab M. 2006. Investigating biological control of Ophiostoma novo-ulmi, causal agent of Dutch Elm disease by Trichoderma harzianum and T. virens in vitro. Journal of Agricultural Sciences and natural resources, 14(5): 178-191. (in Persian with English abstract)

14- Iraqi M.M., and Rahnama K. 2007. Investigating biological control of Fusarium graminearum by Trichoderma harzianum and T. virens in vitro. Pajouhesh Va Sazandgi, 81: 197-199. (in Persian)

15- Jelen H.H. 2003. Use of solid phase microextraction (SPME) for profiling fungal volatile metabolites; Letters in Applied Microbiology, 36: 263–267.

16- Jeleń H., Błaszczyk L.,Chełkowski J., Rogowicz K., and Strakowska J. 2013. Formation of 6-n-pentyl-2H-pyran-2-one (6-PAP) and other volatiles by different Trichoderma species, Mycological Progress, DOI 10.1007/s11557-013-0942-2.

17- Korpi A., Jarnberg J., and Pasanen A.L. 2009. Microbial volatile organic compounds; Critical Reviews in Toxicology, 39: 139–193.

18- Morath S.H.U., Hung H., and Bennett J.W. 2012. Fungal volatile organic compounds: A review with emphasis on their biotechnological potential. Fungal Biology Reviews, 26: 73-83.

19- Nemcovic M., Jakubıkova L., Vıden I., and Vladimır F. 2008. Induction of conidiation by endogenous volatile compounds in Trichoderma spp. FEMS Microbiology Letters, 284: 231–236.

20- Nick Nejad M., Pedramfar H. , and Elahi Nia A. 2001. Effect of some fungicides and antagonistic fungus Rhizoctonia solani Kuhn on rice sheath blight. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Soil and Water Sciences, 6(4): 151-157. (in Persian with English abstract)

21- Norouzi S., Rahnama K., Rabbani Nasab H., and Taqi Nasab M. 2014. Evaluation of efficacy of Trichoderma and Bacillus isolates in biological control of melon Fusarium wilt. Biocontrol in Plant Protection, 2(1): 43-55. (in Persian with English abstract)

22- Pagans E., Font X., and Sanchez A. 2006. Emission of volatile organic compounds from composting of different solid wastes: abatement by biofiltration. Journal of Hazardous Materials, 131: 179-186.

23- Polizzi V., Adams A., Picco A.M., Adriaens E., Lenoir J., Van Peteghem C., De Saeger S., and De Kimpe N. 2011. Influence of environmental conditions on production of volatiles by Trichoderma atroviride in relation with the sick building syndrome. Building and Environment, 46(4): 945–954.

24- Raman V., La S., Saradhi P., Rao N., Krishna N.V., Sudhakar M., and Radhakrishnan T.M. 2012. Antibacterial, antioxidant activity and GC-MS analysis of Eupatorium odoratum. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 5(2): 99-106.

25- Reino J.L., Guerriero R.F., Hernandez-Gala R., and Collado I.G. 2008. Secondary metabolites from species of the biocontrol agent Trichoderma. Phytochemistry Reviews, 7: 89–123.

26- Rohani H., and Safari nejad M. 1997. Introducing Trichoderma species in Iran. 16th Iranian Plant Protection Congress. (in Persian with English abstract)

27- Siddiquee S., Cheong B.E., Taslima K., Hossain K., and Hasan M.M. 2012. Separation and identification of volatile compounds from liquid cultures of Trichoderma harzianum by GC-MS using three different capillary columns. Journal of Chromatographic Science, 50: 358–367.

28- Siddiquee S. 2014. Recent advancements on the role and analysis of volatile compounds (VOCs) from Trichoderma. p. 139-175. In V.K. Gupta et al. (ed.) Biotechnology and biology of Trichoderma, Elsevier’s Science & Technology Rights Department in Oxford, UK.

29- Singh R., Maurya S., and Upadhyay R.S. 2012. Antifungal potential of Trichoderma species against Macrophomina phaseolina. Journal of Agricultural Technology, 8(6): 1925-1933.

30- Stoppacher N., Kluger B., Zeilinger S., Krska R., and Schuhmacher R. 2010. Identification and profiling of volatile metabolites of the biocontrol fungus Trichoderma atroviride by HS-SPME-GC-MS. Journal of Microbiological Methods, 81: 187–193.

31- Sundar M.S., Vinodhkumar T., and Ramanathan G. 2013. Evaluation of antifungal activity of metabolites from Trichoderma species against fungal phytopathogens. International Journal of Science Innovations and Discoveries, 3(5): 528-538.

32- Tajick Ghanbari M. A., Mohammadkhani H.S., and Babaeizad V. 2014.Identification of some secondary metabolites produced by four Penicillium species, Mycologia Iranica, 1(2): 107 – 113.

33- Tarus P.K., Lang’at-Thoruwa C.C., Wanyonyi A.W., and Chhabra S.C. 2003. Bioactive metaboiltes from Trichoderma harzianum and Trichoderma longibrachianum. Bulletin of the Chemistry Society Ethiopia, 17(2): 185-190.

34- Ting A.S.Y., Mah S.W., and Tee C.S. 2010. Identification of volatile metabolites from fungal endophytes with biocontrol potential towards Fusarium oxysporum f. sp. cubense Race 4. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 5(2): 177-182.

35- Vasebi Y., Alizade A., and Safai N. 2011. Biological control of soybean charcoal rot disease caused by Macrophomina phaseolina using Trichoderma harzianum. Journal of Agricultural Knowledge and sustainable production (agricultural knowledge), 22(1): 41-55. (in Persian with English abstract)

36- Vinale F., Marra R., Scala F., Ghisalberti E.L., Lorito M., and Sivasithamparam K. 2006. Major secondary metabolites produced by two commercial Trichoderma strains active against different phytopathogens. Letters in Applied Microbiology, 43: 143–148.

37- Vinale F., Girona I.A., Nigro M., Mazzei P., Piccolo A., Ruocco M., Woo SH., Rosa D.R, Herrera C.L., and Lorito M. 2011. Cerinolactone, a Hydroxy-Lactone Derivate from Trichoderma cerinum. Journal of Natural Products, dx.doi.org/10.1021/np200577t.

38- Zavvari F., Sahebani N.A., and Etebarian H.R. 2012. Measuring of b-1,3 glucanase activity in Trichoderma virens isolates and selection of the best isolates for biological control of cucumber root rot, Journal of Agricultural Knowledge and Sustainable Production (agricultural knowledge): 22(4): 149-16. (in Persian with English abstract)