بررسی توانایی تعدادی از جدایه‌هایPseudomonas fluorescens در کنترل بیولوژیکی بیماری پوسیدگی طوقه و ریشه‌ی گندم (Fusarium culmorum)

نوع مقاله: مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ورامین- پیشوا

2 مؤسسه‌ی تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، تهران

چکیده

بیماری پوسیدگی فوزاریومی طوقه و ریشه یکی از مهمترین بیماری‌های گندم در دنیا و ایران می‌باشد که توسط چندین گونه فوزاریوم از جمله Fusarium culmorum و F. pseudograminearumایجاد می‌شود. در این تحقیق 60 نمونه باکتری از سودومونادهای فلورسنت از محیط فراریشه (rhizosphere) از مناطق گندم کاری استان‌های تهران، قزوین، گلستان، اردبیل، زنجان، مرکزی و اصفهان جمع‌آوری، جداسازی و اثر آن‌ها در شرایط آزمایشگاه و گلخانه در کنترل بیولوژیکی قارچF. culmorum  (عامل بیماری پوسیدگی ریشه‌ی گندم) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به آزمون‌های بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی و داشتن ژن تولید کننده‌ی آنتی‌بیوتیک 2 و 4- دی استیل فلوروگلوسینول PhlD، ویژگی‌های جدایه‌های انتخاب شده با بیووارهای I, III, V گونه‌ی Pseudomonas fluorescensو P. protegensبیشترین شباهت را داشتند. نتایج بررسی اثرات بازدارندگی جدایه‌های سودوموناس روی قارچF. culmorum  (عامل بیماری پوسیدگی ریشه‌ی گندم) نشان داد که یازده جدایه به‌همراه جدایه‌یCHA0  (جدایه بین‌المللیCHA0  که اولین‌بار از روی توتون در سال 1992 توسط کیل و همکاران از سوئیس گزارش شده بود) بیشترین تأثیر را در جلوگیری از رشد قارچ نشان دادند. قدرت رقابت و کلونیزاسیون استرین‌های مختلف روی چهار رقم گندم شامل ارقام نیک نژاد، مرودشت، زاگرس و سرداری در سه سیکل متوالی رشد گندم بررسی شد. طول هر دوره معادل 42 روز تعیین گردید. براساس نتایج، رقم نیک نژاد بیشترین میزان جمعیت باکتری را نسبت به سایر ارقام در ریزوسفر خود تکثیر نموده و رقم زاگرس کمترین جمعیت باکتری را در ریشه‌ی خود داشت. نتایج بررسی‌های گلخانه‌ای نشان داد که ارقام مرودشت و زاگرس بیشترین شدت آلودگی در طوقه و ریشه و ارقام سرداری و نیک نژاد کمترین میزان آلودگی را نشان دادند و نسبت به بیماری متحمل‌تر بودند. براساس نتایج کلی این بررسی جدایه‌های 19 و 27 باکتری که هر دو به گونه‌ی P. protegens شباهت زیاد داشتند از توان آنتاگونیستی بسیار خوبی برخوردار بودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Backhouse, D., Abubakar, A. A., Burgess, T. L. W., Dennis, J. L., Hollaway, G. B., Wallwork, H. & Henry, F. J. 2004. Survey of Fusarium species associated with crown rot of wheat and barly in eastern Australia. Australasian Plant Pathology. 33:255-261.

Cook, R. J. 2000. Advances in plant health management in the twentieth century. Annual Review of Phytopathology. 38: 95-116.

Cook, R. J. & Baker, K. F. 1983. The Nature and Practice of Biological Control of Plant Pathogens. APS Press, St. Paul, MN, USA., pp. 539.

Duffy, B. K., Simon, A. & Weller, D. M. 1996. Combination of Trichoderma koningii with fluorescent pseudomonads for control of take-all on wheat. Phytopathology. 86: 188-192.

Elliott, L. F. & Lynch, J. M. 1984. Pseudomonads as a factor in the growth of winter wheat (Triticum aectivum L.). Soil Biology and Biochemistry. 16: 69-71.

Genowati, I. 2001. Take-all in wheat: PCR identification of the pathogen and the interactions among potential biological control agents. M. Sc. dissertation, Virginia Polytechnic Institute and State University, pp. 60.

Hass, D. & Defago, G. 2005. Biological control of soil-born pathogens by fluorescent pseudomonads. Nature Reviews Microbiology. 10:1-13.

Hongyou, Z., Hailei, W., Xili, L., Ye, W., Liqun, Z., & Wenhua, T. 2005. Improving biocontrol activity of Pseudomonas fluorescens through chromosomal integration of 2, 4-diacetylphloroglucinil biosynthesis genes. Chinese Science Bulletin. 50: 775-781.

Keel, C., Schaider, U., Maurhofer, M., Voisard, C., Laville, J., Burger, U., Wirthner, P., Hass, D. & Defago, G. 1992. Supperssion of root diseases by Pseudomonas fluorescens CHA0: importance of the bacterial secondary metabolite 2, 4-diacetylphloglucinol. Molecular Plant-Microbe Interactions. 5: 4-13.

Little, T. M. & Hills, F. J. 1987. Agricultural Experimentation Design and analysis. John willey and Sons Inc, New York, USA, pp. 349.

Luz, W. C. DA. & Daluz, W. C. 1994. Effect of microbiolization on grain yield and root rot and seed–borne pathogens of wheat. Fitopatologia Brasileira. 19: 144-148.

Mansury, B. Ravanlu, A. Noorolahi, kh. Azadbakht, N. Jafary, H. 2002. Root Rot of weat with azarbayejane gharbi, eilam, lorestan, zanjan and markazy. Proceedings of the Plant Protection Congress of Iran. 41pp.

Mazzola, M., Fujimoto, D. K., Thomashow, L. S., & Cook, R. J. 1995. Variation in sensitivity of Gaeumannomayces graminis to antibiotics produced by Pseudomonas fluorescens and effect on biological control of take-all of wheat. Applied and Environmental Microbiology. 61: 2554-2559.

McSpadden Gardener, B. B., Schroeder, K. L., Kalloger, S. E., Raaigmakers, J. M., Thomashow, L. S. & Weller, D. M. 2000. Genotypic and phenotypic diversity of PhlD- containing pseudomonads strains isolated from the rhizosphere of wheat. Applied and Environmental Microbiology. 66: 1939-1946.

Miller, H. J., Liljeroth, E., Henken, G. & Veen, J. A. 1990. Fluctuations in the fluorescent pseudomonad and actinomycetes populations of rhizosphere and rhizoplane during the growth of spring wheat. Canadian Journal of Microbiology. 36: 254-258.

Picard, C. F. D., Cello, I., Ventura, M., Fani, R. & Guckert, A. 2000. Frequency and biodiversity of 2, 4-diacetylphloroglucinol production bacteria isolated from the maize rhizosphere at different stages of plant growth. Applied and Environmental Microbiology. 66: 948-955.

Rademaker, J. L. W., & Debruijn, F. J. 1997. Characterization and classification of microbes by rep-PCR genomic fingerprinting and computer assisted pattern analysis. DNA Markers: Protocols, Applications and Overviews. p. 151-171.

Raaijmakers, J. M., Bonsall, R. F. & Weller, D. M. 1998. Effect of population density of Pseudomonas fluorescens on production of 2, 4- diacetylphloroglucinol in the rhizosphere of wheat. Phytopathology. 89: 470-475.

Raaijmakers, J. M. & Weller, D. M. 2001. Exploiting genotypic diversity of 2, 4- diacetylphloroglucinol producing Pseudomonas fluorescens: Characterization of superior root colonizing P. fluorescens strain Q8rl-96. Applied and Environmental Microbiology. 67: 2545-2554.

Ramette, A., Frapolli, M., Fischer Le Saux, M., Gruffaz, C., Meyer, J. M., Defago, G., Sutra, L. & Loccoz, Y. M. 2011. Pseudomonas protegens sp. nov., widespread plant–protecting bacteria producing the biocontrol compounds 2, 4-diacetylphloroglucinol and pyoluteorin. Microbiology. 34: 180-188.

Raudales, R. E., Stone, E., & McSpadden Gardener, B. B. 2009, Seed tratment with 2, 4-diacetylphloroglucinol-producing Pseudomonads improves crop health in low-pH soils by altering patterns of nutrient uptake. Phytopathology. 99(5): 506-511.

Schaad, N. W., Jones, J. B. & Chun, W. 2001. Laboratory Guide for Identification of Plant Pathogenic Bacteria. St. Paul, Minnesota, USA. 273 pp.

Thomashow, S. L., & Weller, D. M. 1990. Role of antibiotics and siderophores in biocontrol of take-all disease of wheat. Plant and Soil. 129: 93-99.

Wang, C., Ramette, A., Pungasamarnwong, P., Natsch, A., Moenne-Loccoz, Y. & Defago, G. 2001. Cosmopolitan distribution of dicotyledonous crop-associated Biocontrol pseudomonads of worldwide origin. FEMS Microbiology Ecology. 37: 105-116.

Wallwork, H., Butt, M., Cheong, J. P. E. & Williams, K. J. 2004. Resistance to crown rot in wheat identified through an improved method for screening adult plants. Plant Pathology. 33: 1-7.

Weller, D. M. & Cook, R. J. 1983. Suppression of take-all of wheat by seed treatment with fluorescent pseudomonads. Phytopathology. 73: 463-469.

Weller, D. M. 1983. Colonization of wheat roots by fluorescent pseudomonads suppressive to take-all. Phytopathology. 73: 1548-1553.