تأثیر باکتری‌های محرک رشد بر شاخص‌های رشدی و بیوشیمیایی کاهو تحت تنش زیستی سفیدک پودری

علوم باغبانی

مقاله 5، دوره 38، شماره 1 - شماره پیاپی 61، اردیبهشت 1403، صفحه 67-82   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2022.79038.1198

نویسندگان

پرستو مولائی^* ؛ فاطمه نکونام

گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

به‌منظور ارزیابی تأثیر باکتری­‌های محرک رشد بر شاخص‌­های رشدی و بیوشیمیایی کاهو در شرایط تنش زیستی قارچ سفیدک پودری، آزمایشی به‌صورت طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه زنجان، در سال 1399 اجرا شد. گیاهان در شرایط تنش زیستی قارچ سفیدک پودری با پنج سطح از باکتری­‌های محرک رشد شامل سودوموناس­کورینسیس، سودوموناس­ونکورنسیس، سودوموناس­پوتیدا، پانتوآگلومرانس و ترکیب چهار گونه باکتری محرک رشد (سودوموناس­کورینسیس + سودوموناس­ونکورنسیس + سودوموناس­پوتیدا + پانتوآگلومرانس) و یک سطح کود شیمیایی NPK تیمار شدند. دو تیمار شاهد (بدون تلقیح باکتری ریزوسفری و بدون افزودن کود شیمیایی) در شرایط بدون تنش و تحت تنش زیستی بود. نتایج نشان داد، حداکثر وزن تازه، درصد ماده خشک بوته و تعداد برگ در کاربرد تیمار باکتری ترکیبی حاصل شد، به­‌طوری‌که نسبت به گیاهان شاهد با تنش، 5/59 درصد وزن تازه بوته، 8/34 درصد ماده خشک بوته و 2/42 درصد تعداد برگ افزایش یافت. بیشترین محتوای کلروفیل کل (افزایش 5/38 درصد) با کاربرد باکتری سودوموناس کورینسیس و پانتوآگلومرانس نسبت به گیاهان شاهد تحت تنش بدست آمد. همچنین با کاربرد باکتری پانتوآگلومرانس کاهش 100 درصدی لکه­‌های نکروزه و 2/25 درصدی لکه‌­های کلروزه مشاهده شد. افزایش لکه­‌های کلروزه (8/55 درصد)، لکه­‌های نکروزه (8/88 درصد)، فعالیت آنزیم کاتالاز (4/28 درصد)، آنزیم پراکسیداز (1/49 درصد)، محتوای فنول کل (52 درصد) و فلاونوئید کل (3/39 درصد) نسبت به گیاهان شاهد تحت تنش، در کاربرد تیمار کود شیمیایی NPK حاصل شد. کاربرد باکتری­‌های محرک رشد و کود شیمیایی NPK اثر معنی­داری بر فعالیت آنتی‌­اکسیدانی گیاه کاهو تحت تنش زیستی نداشت. حداکثر محتوای آنتوسیانین (افزایش 6/55 درصد) با کاربرد باکتری کورینسیس نسبت به گیاهان شاهد تحت تنش بدست آمد. به‌طور کلی تلقیح بذر کاهو با باکتری­‌های محرک رشد موجب افزایش معنی­دار رنگیزه آنتوسیانین در برگ، محتوای کلروفیل کل، ترکیبات فنولی، مقاومت گیاه میزبان به تنش زیستی سفیدک پودری و متعاقباً بهبود شاخص­های رشدی و عملکرد (وزن تازه بوته قابل برداشت) گردید. با توجه به نتایج این پژوهش، پیش تیمار بذر کاهو با باکتری‌­های محرک رشد برای بهبود عملکرد و کیفیت کاهو در شرایط قارچ سفیدک پودری توصیه می‌­شود.

کلیدواژه‌ها

آنتوسیانین؛ تنش زیستی؛ سفیدک پودری؛ کنترل زیستی؛ لکه‌های نکروزه

مراجع

1- Ahemad, M., & Kibret, M. (2014). Mechanisms and application s of plant growth promoting rhizobacteri a: Current perspective. Journal of King Saud University Science, 26, 1-20. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2013.05.001

2- Arnon, A.N. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23, 112-121.

3- Babu, S., Prasanna, R., Bidyarani, N., Nain, L., & Shivay, Y.S. (2015). Synergistic action of PGP agents and Rhizobium spp. for improved plant growth, nutrient mobilization and yields in different leguminous crops. Biocatal Agric Biotechnol, 4, 456-464. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2015.09.004

4- Bahrami, N., Jalali, M., & Zare, A.K. (2020). The effect of various sources of iron on the nitrate accumulation in lettuce (Lactuca sativa L.). Iranian Journal of Soil and Water Research, 51, 2953-2963. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22059/ijswr.2020.306193.668669

5- Basu, S., Roychoudhury, A., Saha, P.P., & Sengupta, D.N. (2010). Differential antioxidative responses of indica rice cultivars to drought stress. Plant Growth Regulation, 60, 51-59. https://doi.org/10.1007/s10725-009-9418-4 

6- Cappellari, L.D.R., Santoro, M.V., Nievas, F., Giordano, W., & Banchio, E. (2013). Increase of secondary metabolite content in marigold by inoculation with plant growth-promoting rhizobacteria. Applied Soil Ecology, 70, 16-22. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2013.04.001

7- Cézard, C., Farvacques, N., & Sonnet, P. (2015). Chemistry and biology of pyoverdines, Pseudomonas primary siderophores. Current Medicinal Chemistry, 22, 165-186. https://doi.org/10.2174/0929867321666141011194624

8- Chang, C., Yang, M., Wen, H., & Chern, J. (2002). Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis, 10, 178-182. https://doi.org/10.38212/2224-6614.2748

9- Chen, Y., Cao, S., Chai, Y., Clardy, J., Kolter, R., Gue, J., & Losick, R. (2012). A Bacillus subtilis sensor kinase involved in triggering biofilm formation on the roots of tomato plants. Molecular Microbiology, 85, 418-430. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2012.08109.x

10- Chithrashree, C., & Srinivas, C. (2012). Role of antioxidant scavenging enzymes and extracellular polysaccharide in pathogenicity of rice bacterial blight pathogen Xanthomonas oryzae pv. Oryzae. African Journal of Biotechnology, 11, 13186-13193. https://doi.org/10.5897/AJB12.1670

11- Demiray, S., Pintado, M.E., & Castro, P.M.L. (2009). Evaluation of phenolic profiles and antioxidant activities of Turkish medicinal plants: Tilia argentea, Crataegi folium leaves and Polygonum bistorta roots. World Academy of Science Engineering and Technology, 54, 312-317. https://doi.org/10.5281/zenodo.1075066

12- Derikvand, F., Bazgir, E., Darvishnia, M., & Mirzaei Najafgholi, H. (2020). A study on the changes of some enzymes related to antioxidant defense system in common bean against Xanthomonas axonopodis pv. Phaseoli. Nova Biologica Reperta, 6, 424-434. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.29252/nbr.6.4.424

13-Dinesh, R., Anandaraj, M., Kumar, A., Bini, Y.K., Subila, K.P., & Aravind, R. (2015). Isolation, characterization, and evaluation of multi-trait plant growth promoting rhizobacteria for their growth promoting and disease suppressing effects on ginger. Microbiological Research, 173, 34-43. https://doi.org/10.1016/j.micres.2015.01.014

14- Farahani, A.S., & Taghavi, M. (2016). Changes of antioxidant enzymes of mung bean [Vigna radiata (L.) R. Wilczek] in response to host and non -host bacterial pathogens. Journal of Plant Protection Research, 56, 95-99. https://doi.org/10.1515/jppr-2016-0016

15- Fernandez, O., Theocharis, A., Bordiec, S., Feil, R., Jacquens, L., & Clement, C. (2012). Burkholderia phytofirmans PsJN acclimates grapevine to cold by modulating carbohydrate metabolism. Molecular Plant-Microbe Interactions, 25, 496-504. https://doi.org/10.1094/MPMI-09-11-0245

16- Glick, B.R. (2012). Plant growth-promoting bacteria: mechanisms and applications. Hindawi Publishing Corporation Scientifica. https://doi.org/10.6064/2012/963401

17- Itako, A.T., Tolentino Júnior, J.B., Júnior, S., Soman, J.M., & Maringoni, A.C. (2015). Chemical products induce resistance to Xanthomonas perforans in tomato. Brazilian Journal of Microbiology, 46, 701-706. https://doi.org/10.1590/S1517-838246320140177

18- Jamali Zavareh, A.H., Sharifi Tehrani, A., Hejarood, GH.A., Zad, S.J., Mohammadi, M., & Talebi Jahromi, K.J. (2004). An investigation of the effectiveness of acibenzolar S methyl for the control of cucumber powdery mildew. Iranian Journal of Agriculture Science, 35, 2. (In Persian with English abstract)

19- Jayaprakashvel, M., & Mathivanan, N. (2011). Management of plant diseases by microbial metabolites. In, Maheshwari DK (ed) Bacteria in agrobiology, plant nutrient management. Springer Berlin Heidelberg, 237-265.

20- Kara, M., & Mishra, E. (1976). Catalse, peroxidase and polyphenol oxidase activities rice leaf senescence. Plant Physiology, 57, 315-319. https://doi.org/10.1104/pp.57.2.315

21- Koc, E., İslek, C., & Üstun, A.S. (2010). Effect of cold on protein, proline, phenolic compounds and chlorophyll content of two pepper (Capsicum annuum L.) varieties. Gazi University Journal of Science, 23, 1-6.

22- Kumar, M., Mishra, S., Dixit, V., Kumar, M., Agarwal, L., Singh Chauhan, P., & Shekhar Nautiyal, C. (2015). Synergistic effect of Pseudomonas putida and Bacillus amyloliquefaciens ameliorates drought stress in chickpea (Cicer arietinum L.). Plant Signaling and Behavior, 11, e1071004. https://doi.org/10.1080/15592324.2015.1071004

23- Lindenthal, M., Steiner, U., Dehne, H.W., & Oerke, E.C. (2005). Effect of downy mildew development on transpiration of cucumber leaves visualized by digital infrared thermography. Phytopathology, 95, 233-240. https://doi.org/10.1094/PHYTO-95-0233

24- Liu, F., Zhuge, Y.Y., Yang, C.Y., Jin, S.X., Chen, J., Li, H., & Dai, G.H. (2010). Control effects of some plant extracts against cucumber powdery mildew (Sphaerotheca fuliginea) and their Stability Study. Europ, Journal of Horticultural Science, 75, 147-152. https://doi.org/10.2307/24127045

25- Mahfouz, S.A., & Sharaf- Eldin, A. (2007). Effect of mineral vs. biofertilizer on growth, yield and essential oil content of fennel (Foeniculum vulgare Mill.). International Agrophysics, 2, 361-366. https://doi.org/10.1055/s-2007-987419

26- Mampholo, B.M., Maboko, M.M., Soundy, P., & Sivakumar, D. (2016). Phytochemicals and overall quality of leafy lettuce (Lactuca sativa L.) varieties grown in closed hydroponic system. Journal of Food Quality, 39, 805-815. https://doi.org/10.1111/jfq.12234

27- Martins, S.J., Medeiros, F.H.V., Souza, R.M., & Resende, M.L.V. (2013). Biological control of bacterial wilt of common bean by plant growth-promoting rhizobacteria. Biological Control, 66, 65-71. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2013.03.009

28- McGrath, M.T. (2017). Vegetable crops: powdery mildew of Cucurbits, Cooperative extension. https://vegetablemdonline.ppath.cornell.edu/fact sheets/Cucurbits_PM.htm

29- Miliauskas, G., Venskutonis, P.R., & Vanbeek, T.A. (2004). Screening of radical scavenging activity of some medicinal and aromatic plant extracts. Food Chemistry, 85, 231-237. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2003.05.007

30- Molaei, P., Barzegar, T., Baba Akbari Sari, M., Nekounam, F., & Ghahremani, Z. (2023). The effect of bio and chemical fertilizers on yield and quality of lettuce (Lactuca sativa cv. New Red Fire). Journal of Horticultural Science, 37(3), 685-697. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jhs.2022.76893.1175

31- Narendra Babu, A., Jogaiah, S., Ito, S., Kestur Nagaraj, A., & Tran, L.S.P. (2015). Improvement of growth, fruit weight and early blight disease protection of tomato plants by rhizosphere bacteria is correlated with their beneficial traits and induced biosynthesis of antioxidant peroxidase and polyphenol oxidase. Journal of Plant Sciences, 231, 62-73. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.11.006

32- Radhakrishnan, R., Hashem, A., & Abd-Allah, E.F. (2017). Bacillus: a biological tool for crop improvement through bio- molecular changes in adverse environments. Frontiers in Physiology, 8, 667. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00667

33- Saharan, B.S., & Nehra, V. (2011). Plant growth promoting rhizobacteria. Life Sciences and Medicine Research, 21, 1-30.

34- Saraf, M., Pandya, U., & Thakkar, A. (2014). Role of allelochemicals in plant growth promoting rhizobacteria for biocontrol of phytopathogens. Microbiological Research, 169, 18-29. https://doi.org/10.1016/j.micres.2013.08.009

35- Shariatifar, N., Kamakar, A., Shams Ardakani, M.R., Misaghi, A., Jamshidi, A.H., & Khaniki, J. (2012). Quantitative and qualitative study of phenilic compounds and antioxidant activity of plant pulicaria gnaphalodes. Journal of Gonabad University of Medical Sciences, 18, 35-42. (In Persian with English abstract)

36- Singla, J., & Krattinger, S.G. (2016). Biotic stress resistance genes in wheat. In: Wrigley, C.W., Faubion, J., Corke, H., Seetharaman, K. (Eds.). Encyclopedia of Food Grains Elsevier Oxford, 388-392. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-394437-5.00229-1

37- Singleton, V.L., & Rossi J.A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American journal of Enology and Viticulture, 16(3), 144-158.‏ https://doi.org/10.5344/ajev.1965.16.3.144

38- Sirous, A., & Jamali Zavareh, A.H. (2014). Effectiveness of celery leaf extract on the induction of resistance against cucumber powdery mildew. Iranian Journal of Plant Pathology, 50(2), 151-161. (In Persian with English abstract)

39- Spaepen, S., & Vanderleyden, J. (2011). Auxin and plant-microbe interactions, Cold Spring Harb Perspect Biol. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a001438

40- Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Plant Physiology (5th ed.), Sinauer Associates, Inc., Sunderland.

41- Turan, M., Ekinci, M., Yildirim, E., Güneş, A., Karagöz, K., Kotan, R., & Dursun, A. (2014). Plant growth-promoting rhizobacteria improved growth, nutrient, and hormone content of cabbage (Brassica oleracea) seedlings. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 38, 327-333. https://doi.org/10.3906/tar-1308-62

42- Vlot, A.C., Dempsey, D.A., & Klessig, D.F. (2009). Salicylic acid, a multifaceted hormone to combat disease. Annual Review of Phytopathology, 47, 177-206. https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.050908.135202

43- Vurukonda, S.S.K.P., Vardharajula, S., Shrivastava, M., & SkZ, A. (2015). Enhancement of drought stress tolerance in crops by plant growth promoting rhizobacteria. Microbiological Research, 184, 13-24. https://doi.org/10.1016/j.micres.2015.12.003

44- Wagner, G.J. (1979). Content and vacuole/ extra vacuole distribution of neutral sugars, free amino acids and anthocyanins in protoplasts. Plant Physiology, 64, 88-93. https://doi.org/10.1104/pp.64.1.88

45- Zhang, H., Murzello, C., Sun, Y., Kim, X., Mi, S.R., Jeter, R.M., Zak, J.C., Scot Dowd, E., & Pare, P.W. (2010). Choline and osmotic-stress tolerance induced in Arabidopsis by the soil microbe Bacillus subtilis (GB03). Molecular Plant-Microbe Interactions, 23, 1097-1104. https://doi.org/10.1094/MPMI-23-8-1097

46- Zhang, K.M., Yu, H.J., Shi, K., Zhou, Y.H., Yu, J.Q., & Xia, X.J. (2010). Photoprotective roles of anthocyanins in Begonia semperflorens. Plant Science, 179, 202-208. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2010.05.006

47- Zhu, J.H., Dong, K., Yang, Z.X., & Dong, Y. (2017). Advances in the mechanism of crop disease control by intercropping. Chin Journal of Ecology, 36, 1117-1126. https://doi.org/10.13292/j.1000-4890.201704.016