اولین گزارش از باکتری‌های گرم مثبت دارای فعالیت هسته یخ جدا شده از درختان میوه هسته‌دار در ایران

کد مقاله : 1551-23IPPC
نویسندگان
1خیابان امام خمینی، کوی لاله
2گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان
چکیده
سرمازدگی (یخ‌زدگی) هر ساله باعث خسارت‌های اقتصادی مهم به بسیاری از محصولات کشاورزی به خصوص درختان میوه هسته‌دار می‌شود. باکتری‌های فعال هسته یخ تشکیل کریستال‌های یخ را در دماهای بالای 10- درجه سانتی‌گراد تسریع می‌کنند و در طبیعت روی تمام گیاهان یافت می‌شوند. تعدادی از شناخته‌ترین گونه‌ها عبارتند از: Pseudomonas syringae، Pseudomonas fluorescens، Pseudomonas viridiflava، Erwinia herbicola، Erwinia ananas و Xanthomonas campestris که در تشکیل یخ در گیاهان نقش موثری دارند. تشکیل هسته یخ به صورت های مختلف می‌باشد که در روش ناهمگن هسته یخ به واسطه‌ی حضور یک عامل خارجی مانند میکروارگانیسم‌ها تشکیل می‌‌شود. باکتری‌های مولد هسته یخ اکثرا گرم منفی، اپی‌فیت و بیمارگر هستند. هدف این مطالعه جداسازی و شناسایی باکتری‌های اپی-فیت مولد هسته یخ از سطح درختان میوه هسته‌دار (زردآلو، هلو، آلبالو، گیلاس و آلوچه) از مناطقی از شهرستان زنجان، مراغه و آذرشهر بود. بدین منظور 77 استرین باکتریایی از نمونه‌های جمع‌آوری شده روی محیط نوترینت آگار جداسازی شدند. در تست ارزیابی تشکیل هسته یخ، 18/18 درصد استرین ها در مقایسه با شاهد (Pseudomonas syringae pv. syringae)، در مدت 5 الی 8 دقیقه در دمای 7- درجه سانتی-گراد هسته یخ تشکیل دادند. شناسایی استرین‌های گرم مثبت با استفاده از آزمون‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی از قبیل واکنش گرم، اکسیداز، ﺗﻮﻟﻴﺪ و عدم تولید ﺭﻧﮓ ﻓﻠﻮﺭﺳﻨﺖ ﺭﻭﻱ ﻣﺤﻴﻂ Kingʼs B، رشد هوازی و بی‌هوازی، ﻭﺍﻛﻨﺶ ﻓﻮﻕ ﺣﺴﺎﺳﻴﺖ ﺭﻭﻱ ﺑﺮﮒ ﺗﻮﺗﻮﻥ، ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﭘﻜﺘﻮﻟﻴﺘﻴﻜﻲ روی ورقه‌های سیب‌زمینی، هیدرولیز ژلاتین، توئین 80 و نشاسته، فعالیت لستینازی، احیای نیترات، رشد در چهار، 37 و 40 درجه سانتی‌گراد انجام شد. همچنین شناسایی مولکولی با تکثیر ژن 16SrRNA با پرایمرهای عمومی pA/pH و تعیین توالی بخشی از این ژن صورت گرفت. جستجو با برنامه بلاست و آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که استرین‌های گرم مثبت 5Dc، 4Vd و 6Za به ترتیب دارای تشابه 99 درصدی با استرین‌های Bacillus pumilus MG721541، Microbacterium foliorum MH368761 و Staphylococcus sciuri MH370473 موجود در بانک ژن می‌باشند. با توجه به اطلاعات موجود این اولین گزارش از فعالیت هسته یخ این باکتری‌های گرم مثبت می‌باشد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
The first report of Gram-positive bacteria with ice-nucleating activity isolated from stone fruit trees in Iran
Authors
sepideh mehrfar, fatemeh shahryari
Abstract
Freezing causes considerable economic losses to many agricultural crops, especially stone fruit trees. Ice-nucleating bacteria can induce ice formation at temperatures above -10°C and are commonly found on nearly all plants in nature. Some of the most known species are: Pseudomonas syringae, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas viridiflava, Erwinia herbicola, Erwinia ananas and Xanthomonas campestris which have an important role in ice formation in plants. Ice particles may be formed by different processes, which heterogeneous ice-nucleation is produced by the presence of external agents such as microorganisms. Ice-nucleating bacteria are often Gram-negative, epiphytic and pathogenic bacteria. The aim of this study was isolation and identification of epiphytic ice-nucleating bacteria on the surface of stone fruit trees (apricot, peach, sour cherry, cherry and plum) from areas of Zanjan, Maragheh and Azarshahr. A total of 77 bacterial strains were isolated on nutrient agar medium. Approximately 18/18% strains had positive ice nucleation activity at -7°C for time period 5-8 min as compared with the control (Pseudomonas syringae pv. Syringae). Identification of Gram-positive strains based on physiological and biochemical tests, including gram reaction, oxidase, production and non-production fluorescent on Kingʼs B medium, aerobic and anaerobic growth, hypersensitive reaction on tobacco plants, production of soft rot on potato slices, gelatin, tween 80 and starch hydrolysis, lecithinase activity, nitrate reduction, grow at 4, 37 and 40°C. Also, molecular identification was conducted by amplifying the 16SrRNA gene using the pA/pH universal primer pair and partial sequencing of this gene. Blast search and phylogenetic analysis showed that Gram-positive strains 5Dc, 4Vd and 6Za respectively had 99% similarity with Bacillus pumilus MG721541, Microbacterium foliorum MH368761 and Staphylococcus sciuri MH370473 available in GeneBank.To the best of our knowledge, this is the first report of the ice-nucleating activity of these Gram-positive bacteria.
Keywords
Key words: epiphytic, 16S rRNA gene, Microbacterium foliorum