مطالعه‌ی میزان کلونیزاسیون ریشه و کاهش بیماری زنگ برگی گندم در برهمکنش‏های جدایه‌ باکتری Pseudomonas fluorescens، رقم گندم و قارچPuccinia triticina

نوع مقاله: مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی/دانشگاه شهید بهشتی

2 واحد پاتولوژی غلات، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر-کرج

3 رییس شاخه علوم کشاورزی/فرهنگستان علوم

چکیده

در این پژوهش قابلیت میزان کلونیزه شدن ریزوسفر سه رقم گندم (بولانی، روشن و فورنو) توسط دو جدایه­ باکتری سودمند Pseudomonas fluorescens PF153mcherry و P. fluorescens CHA0gfp2 به روش آغشته‏سازی بذر در کاهش بیماری زنگ ‌برگی ناشی از Puccinia triticina در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان­دهنده‌ کاهش شدت بیماری روی برگ‌ها در تعامل‌های خاصی از جدایه باکتری و رقم گندم بود. این کاهش بیماری به‌طور ویژه­ای در تعامل جدایه‌ی CHA0gfp2و رقم فورنو با 74/69% کاهش جوش روی برگ­ها مشاهده شد. دو رقم بولانی و فورنو فاقد زادمایه باکتری، بیشترین میزان آلودگی به زنگ را داشتند. بررسی اثر متقابل جدایه باکتری، رقم گندم و بیمارگر نشان داد که در تعامل­های جدایه‌ی PF153mcherry با رقم روشن آلوده و غیرآلوده به زنگ، بیشترین جمعیت باکتریایی روی ریشه وجود دارد (به‌ترتیب 2/7801 و 4/8154 یاخته باکتری در میلی‏گرم وزن خشک ریشه). کمترین تعداد یاخته باکتری روی ریشه در تعامل جدایه CHA0gfp2با رقم روشن آلوده و غیرآلوده به زنگ به‌ترتیب با جمعیتی برابر با 2/938 و 3/887 یاخته باکتری در میلی­گرم وزن خشک ریشه مشاهده شد. تعامل بیمارگر با هر سه رقم گندم باعث افزایش معنی­دار فعالیت فنیل آلانین آمونیالیاز در برگ­ها شد. همچنین آلودگی به زنگ در افزایش فعالیت پراکسیداز تفاوت معنی داری نشان داد. در نهایت بین میزان کلونیزاسیون باکتری (تعداد یاخته باکتری در میلی‏گرم وزن خشک ریشه) با شدت بیماری زنگ برگی همبستگی منفی مشاهده شد. همچنین همبستگی مثبت بین آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز و شدت بیماری وجود داشت. نتایج این تحقیق نشان­دهنده برقراری تعامل سودمند بین جدایه ریزوباکتری-رقم گندم است که در راستای القای مقاومت و مهار بیمارگرهای برگی در سیستم کشاورزی پایدار امیدوارکننده بود.

 

کلیدواژه‌ها


Agrios, G.N. 2005. Plant Pathology, 5th ed. Elsevier Academic Press, Florida, pp, 922.

Chisholm, S.T., Coaker, G., Day, B. & Staskawicz, B.J. 2006. Host-microbe interactions: shaping the evolution of the plant immune response. Cell, 124: 803-814.

De Meyer, G. & Hofte, M. 1997. Salicylic acid produced by the rhizobacterium Pseudomonas aeruginosa 7NSK2 induces resistance to leaf infection by Botrytis cinerea on bean. Phytopathology, 87: 588–593.

Eversmeyer, M.G. & Kramer, C.L. 2000. Epidemiology of wheat leaf and stem rust in the central great plains of the USA. Annual Review of Phytopathology, 38: 491–513.

Fuchs, J.G., Moenne-Loccoz, Y. & Defago, G. 2000. The laboratory medium used to grow biocontrol Pseudomonas sp. Pf153 influences its subsequent ability to protect cucumber from black root rot. Soil Biology and Biochemistry, 32: 421–424.

Hammerschmidt, R. & Nuckles Em, Kuc, J. 1982. Association of enhanced peroxidase activity with induced systemic resistance of cucumber to Colletotrichum lagenarium. Physiological Plant Pathology, 20: 73–82.

Jones, J.D.G. & Dangl, J.L. 2006. The plant immune system. Nature, 444: 323-329.

Kamlofskia, C.A., Antonelli, E., Bendera, C., Jaskelioff, M., Danna, C.H., Ugaldec, R. & Acevedo, A. 2007. A lesion-mimic mutant of wheat with enhanced resistance to leaf rust. Plant Pathology, 56: 46-54

Keel, C., Voisard, C., Berling, C.H., Kahr, G. & Defago, G. 1989. Iron sufficiency, a prerequisite for suppression of tobacco black root rot by Pseudomonas fluorescens strain CHA0 under gnotobiotic conditions. Phytopathology, 79: 584–589.

Kolmer, J.A. 1996. Genetics of resistance to wheat leaf rust. Annual Review of Phytopathology, 34: 435–455.

Kolmer, J.A. 2005. Tracking wheat rust on a continental scale. Current Opinion in Plant Biology, 8: 441–449.

Leeman, M., Den Ouden, F.M., Van Pelt, J.A., Dirkx, F.P.M., Steiji, H., Bakker, P.A.H.M. & Schippers, B. 1996. Iron availability affects induction of systemic resistance against fusarium wilt of radish by Pseudomonas fluorescens. Phytopathology, 86: 149-155.

Leeman, M., Van Pelt, J.A., Den Ouden, F.M., Heinsbroek, M., Bakker, P.A.H.M. & Schippers, B. 1995a. Induction of systemic resistance by Pseudomonas fluorescens in radish cultivars differing in susceptibility to fusarium wilt, using a novel bioassay. European Journal of Plant Pathology, 101: 655-664.

Leeman, M., Van Pelt, J.A., Den Ouden, F.M., Heinsbroek, M., Bakker, P.A.H.M. & Schippers, B. 1995b. Induction of systemic resistance against fusarium wilt of radish by lipopolysaccharides of Pseudomonas fluorescens. Phytopathology, 85: 1021-1027.

Lugtenberg, B. & Kamilova, F. 2009. Plant-growth-promoting rhizobacteria. Annual Review of Microbiology, 63(1): 541-556.

Maurhofer, M., Hase, C., Meuwly, P., Metraux, J.P. & Defago, G. 1994. Induction of systemic resistance of tobacco to tobacco necrosis virus by the root-colonizing Pseudomonas fluorescens strain CHA0: Influence of the gacA gene and of pyoverdin production. Phytopathology, 84: 139–146.

Mazzola, M., Funnell D.L. & Raaijmakers, J.M. 2004. Wheat cultivar-specific selection of 2,4-diacetylphloroglucinol-producing fluorescent Pseudomonas species from resident soil populations. Microbial Ecology, 48: 338–348.

McIntosh, R.A., Hart, G.E., Devos, K.M., Gale, M.D. & Rogers, W.J. 1998. Catalogue of gene symbols for wheat. Proceedings of the 9th International Wheat Genetics Symposium, 2-7 Aug. Vol. 5, Saskatoon, Canada.

McIntosh, R.A., Wellings, C.R. & Park, R.F. 1995. Wheat rusts: an atlas of resistance genes. CSIRO Australia, Kluwer Academic Publishers, Melbourne, Australia.

Notz, R., Maurhofer, M., Schnider-Keel, U., Hass, D. & Defago, G. 2001. Biotic factors affecting expression of the 2,4-diacetylphloroglucinol biosynthesis gene phlA in Pseudomonas fluorescens biocontrol strain CHA0 in the rhizosphere. Phytopathology, 91: 873–881.

Nürnberger, T., Brunner, F., Kemmerling, B. & Piater, L. 2004. Innate immunity in plants and animals: striking similarities and obvious differences. Immunological Reviews, 198: 249-266.

Raaijmakers, J.M., Paulitz, T.C., Steinberg, C., Alabouvette, C. & Moënne-Loccoz, Y. 2008. The rhizosphere: a playground and battlefield for soilborne pathogens and beneficial microorganisms. Plant and Soil, 321(1-2): 341-361.

Ross, W.W. & Sederoff, R.R. 1992. Phenylalanine ammonia lyase from loblolly Pine: Purification of the enzyme and isolation of complementary DNA clone. Plant Physiology, 98: 380 – 386.

Sharifi-Tehrani, A., Farzaneh, M., Afshari, F., Behboudi, K., Kellenberger, S., Pechy-Tarr, M., Keel C. & Mascher, F. 2011. Study of interaction between biocontrol bacteria-wheat cultivar-Puccinia triticina on degree of root colonization and Induction of systemic resistance against leaf rust. Journal of Crop Protection, 42 (1): 85-94.

Sharifi-Tehrani, A., Kelleberger, S., Farzane, M., Pechy-Tarr, M., Keel, C. & Mascher, F. 2008. Genotype-level interactions determine the degree of reduction of leaf rust on wheat by seed application of beneficial pseudomonads. IOBC/WPRS Bulletin, 43: 321-325.

Ton, J., Pieterse, C.M.J. & Van  Loon, L.C. 1999. Identification of a locus in Arabidopsis controlling both the expression of rhizobacteria-mediated induced systemic resistance (ISR) and basal resistance against Pseudomonas syringae pv. tomato. Molecular Plant-Microbe Interactions Journal, 12: 911-918.

Vallad, G.E. & Goodman, R.M. 2004. Systemic acquired resistance and induced systemic resistance in conventional agriculture. Crop Science, 44: 1920–1934.

Van Overbeek, L.S. & Van Elsas, J.D. 1995. Root exudate-induced promoter activity in Pseudomonas fluorescens mutants in the wheat rhizosphere. Applied and Environmental Microbiology, 61: 890–898.

Van Peer, R., Niemann, G.J.  & Schippers, B. 1991. Induced resistance and phytoalexin accumulation in biological control of Fusarium wilt of carnation by Pseudomonas sp. strain WCS417r. Phytopathology, 81:728-734.

Van Wees, S.C.M., Pieterse, C.M.J., Trijssenaar, A., Van’t Westende, Y.A.M., Hartog, F., & Vav Loon, L.C. 1997. Differential induction of systemic resistance in Arabidopsis by biocontrol bacteria. Molecular Plant-Microbe Interactions Journal, 10: 716-724.

Wel, G., Kloepper, J.W., & Tuzun, S. 1991. Induction of systemic resistance of cucumber to Colletotrichum orbiculare by select strains of plant growth-promoting rhizobacteria. Phytopathology, 81:1508-1512.

Weller, D.M. 2007. Pseudomonas biocontrol agents of soilborne pathogens: Looking back over 30 years. Phytopathology, 97:250-256.

Zamioudis, C. & Pieterse, C.M.J. 2012. Modulation of host immunity by beneficial microbes. Molecular Plant-Microbe Interactions Journal, 25(2): 139-150.