معرفی باکتری پروبیوتیک گیاهیBacillus velezensis از اندوریزوسفر گیاه گوجه فرنگی

کد مقاله : 1397-23IPPC
نویسندگان
1الهیه، خیابان طالقانی کوی پانزدهم پلاک 13
2دانشگاه تهران
3دانشگاه رازی
4دانشگاه کرنل
چکیده
باکتری Bacillus velezensis متعلق بهTerrabacteria، راستهBacillales ، خانواده Bacillaceae و متعلق به گروهBacillus amyloliquefaciens می‌باشد. این باکتری طی نمونه‌برداری‌های به عمل آمده از اندوریزوسفر گوجه فرنگی از شهرستان کرمانشاه بدست آمد. به‌منظور شناسایی مولکولی جدایه مورد مطالعه، پس از کشت بر روی محیطLB، استخراج DNA با استفاده از کیت کیاژن انجام و ژنوم کامل باکتری با استفاده از تکنولوژی ایلومینا دانشگاه کرنل تعیین توالی گردید. پس از دریافت توالی نوکلئوتیدی، نمونه‌ توسط نرم‌افزارFastQC کنترل کیفی شده و در پایگاه RAST مکان‌های ژنومی و توالی‌های رمزگردان(CDs) مشخص گردید و در نهایت توالی مذکور در پایگاه‌های NCBI و SEED با توالی‌های موجود مقایسه شد. نتایج نشان داد که این جدایه با احتمال 100 درصد متعلق به گونه B.velezensis است. اندازه ژنوم این جدایه 4132868 جفت باز و شامل 4329 توالی رمزگردان،58 tRNA و 7 rRNAمی‌باشد. در این پژوهش توانایی باکتری فوق روی افزایش جوانه زنی بذور گوجه فرنگی و افزایش رشد گیاه به روش آغشته سازی بذر با سوسپانسیون109×1 سلول باکتری در درون تشتک پتری و گلخانه مورد ارزیابی قرار گرفت. در هر دو آزمون باکتری B.velezensis به طور معنی‌داری موجب افزایش شاخص‌های رشدی گیاه گوجه فرنگی گردیده و به طور قابل ملاحظه‌ای درصد جوانه زنی بذر، سرعت جوانه زنی، سرعت ظهور گیاهچه ، شاخص بنیه بذر و همچنین طول ریشه چه و ساقه چه را در درون تشتک پتری افزایش داد. علاوه بر این، برخی از خصوصیات بیوکنترلی این جدایه از جمله تولید متابولیت‌های سیدورفور، سیانید هیدروژن و اکسین در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که این جدایه به خوبی فسفات معدنی را حل کرده و حداکثر توانایی را در. تولید سیانید هیدروژن دارد. همچنین توانایی تولید سیدروفور توسط این جدایه در محیط CAS-AD آگار با ایجاد هاله نارنجی رنگ در اطراف کلنی ثابت شد. تولید اکسین نیز به میزان 4 میلی‌گرم در لیتر برآورد گردید. توانایی بازداری از رشد میسیلیومی قارچ‌Fusarium oxysporum fsp. lycopersici به روش کشت متقابل و ترکیبات فرار ضدقارچی به ترتیب به میزان 83 و 58 درصد بود. این جدایه در بررسی‌های گلخانه‌ای نیز باعث کاهش بروز علائم بیماری بر روی گیاه گوجه‌فرنگی گردید. تمامی آزمون‌ها در سه تکرار و در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام گرفت. نتایج این تحقیق اثباتی بر معرفی گونه B.velezensis به عنوان باکتری پروبیوتیک گیاهی با قدرت بازدارندگی بالای عامل بیماری پژمردگی فوزاریومی گوجه فرنگی می‌باشد. این اولین گزارش از وجود باکتری B.velezensis در ایران می‌باشد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Introduction of a probiotic bacterium Bacillus velezensis from tomato endorhizosphere
Authors
Sonia Seifi, Keyvan Behbodi, Rohallah Sharifi, James Shapleigh
Abstract
Bacillus velezensis belongs to Terrabacteria, Bacillales, Bacillaceae family and Bacillus amyloliquefaciens group. This bacterium was obtained from tomato endorhizosphere in Kermanshah province. In order to molecular identification of this isolate, total DNA extracts with Kiagen kit and whole genome sequence of this strain was performed using Illuminia Hiseq technology in Cornell University. The DNA sequence, was quality controlled by FastQC software.Then genomic locations and CDs (Coding Sequences) was identified in RASTdatabase. Finally the sequencing data was compared with existing sequences in NCBI and SEED databases. Results showed that, this isolate has high similarity to (%100) B.velezensis. The genome of this isolate contains 4132868bp and 4329 Coding Sequenses (CDs), 58 tRNAs and 7 rRNAs. Plant growth-promoting factors including root ,shoot length and dry weight and seed germination was evaluated after inoculation with 1×10-9 CFU/ml bacterial suspention in vitro and greenhouse. In both conditions, B. velezensis promoted of tomato growth indices including, germination rate, seedling growth rate, seed vigor index, hypocotyle and epicotyle length, root and shoot length and their dry weight. In addition, some biocontrol and plant growth promoting determinant of B.velezensis were assayed, such as: phosphate solubilization, siderophore production, hydrogen cyanide emission and auxin production. Results showed that this isolate can dissolve inorganic phosphate and it has the maximum ability to produce hydrogen cyanide. Also, siderophore production determined with orange halo around the bacterium colony. Auxin production was estimated at 4 mg / L. The antifungal activity against Fusarium oxysporum fsp. lycopersici was showed that, this strain can inhibit the mycelial growth in dual culture and volatile compounds methods about 83% and 58% respectively. Furthermore,the Pot experiment results show that it had a significant effect to reduced disease symptoms on tomato plants. All the tests were carried out in randomized complete design with three replicates. In conclusion, disease suppression and PGPR tests suggest that B.velezensis has a good potential to be introduced as a plant probiotic bacteriain tomato fields . This is the first report of B.velezensis bacteria in Iran
Keywords
: Bacillus velezensis، ،Endophytic bacteria, Fusarium oxysporum fsp. Lycopersici, PlantProbiotic