c3518cb17d976b8

مقایسه جدایه‌های ‏Bacillus subtilis‏ تولیدکننده آنتی‌بیوتیک فنجایسین و جدایه‌های فاقد آن در ‏کنترل قارچAG2-2 ‎‏ ‏Rhizoctonia solani‏ عامل پوسیدگی طوقه و ریشه چغندرقند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 استادیار، گروه گیاهپزشکی، مجتمع آموزش عالی سراوان، سراوان، ایران

چکیده

باکتریBacillus subtilis به‌دلیل تشکیل اندوسپور، تحمل شرایط متغیر pH، دامنه وسیع حرارتی و تولید طیف وسیعی از آنتی‌بیوتیک‌ها، پتانسیل خوبی برای کنترل بیمارگرهای گیاهی دارد. در این تحقیق پتانسیل بیوکنترلی باسیلوس­های بومی در مقابل Rhizoctonia solani AG2-2، ارزیابی شد. آنتی‌بیوتیک فنجایسین استخراج شد و رابطه بین جدایه­های تولیدکننده آنتی‌بیوتیک با کنترل بیماری پوسیدگی ریشه و طوقه چغندرقند در گلخانه بررسی گردید. در آزمون‌های آزمایشگاهی و گلخانه‌ای از 82 جدایه منتخب Bacillus subtilis، با 2 جدایه استاندارد باکتری آنتاگونیست استفاده شد. از میان 84 جدایه، در آزمون کشت دوطرفه درون تشتک پتری، جدایه UTB1 با 3/55 درصد، بیشترین تأثیر بازدارندگی را داشت. در آزمون­های گلخانه، جدایه­های UTB27، UTB65 و UTB71 بیماری را 09/60 درصد کاهش دادند(بیشترین بازدارندگی از بیماری). از میان 84 جدایه باکتریایی، تعداد 52 جدایه روی افزایش وزن تر و خشک گیاه تأثیر معنی­داری داشتند. در آزمون HPTLC برای استخراج آنتی‌بیوتیک، از بین 84 جدایه باکتری، تعداد 19 جدایه، فنجایسین تولید کردند و 65 جدایه قادر به تولید نبودند. در آزمون گلخانه، تعداد 75 جدایه باکتری، بیماری را کاهش دادند که در سطح 5 درصد معنی‌دار بود و 19جدایه از آنها تولیدکننده فنجایسین بودند. شاخص تولید آتی­بیوتیک به تنهایی تائیدکننده میزان کنترل در گلخانه و مزرعه نیست. جدایه باکتری بومی UTB1 نامزد خوبی برای یک عامل بیوکنترل موفق است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of Bacillus subtilis isolates, the fengycin antibiotic producer and non- ‎producer isolates in Rhizoctonia solani AG2-2 control, causing crown and root rot of ‎sugar beet

نویسندگان [English]

  • Masood Ahmadzadeh 1
  • Ahmadreza Shahrokhi 2
1 Professor, Department of Plant Protection, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Higher Educational Complex of Saravan, Iran
چکیده [English]

Bacillus subtilis has a good potential for plant pathogens control due to the formation of endospores, tolerance to variable pH conditions, wide thermal range and because of antibiotics production. In this study, the biocontrol potential of native Bacillus against Rhizoctonia solani AG2-2 was evaluated.Fengycin many antibiotic extracted and the relationship between antibiotic-producing isolates with sugar beet root and crown rot control, investigated in the greenhouse.In laboratory and greenhouse tests, 82 selected Bacillus subtilis isolates with 2 standard antagonist isolates were used.Of the 84 isolates, in double culture test in petri dish, isolate UTB1with 55.3% had the most inhibitory effect. In greenhouse tests, bacterial isolates UTB27, UTB65 and UTB71, reduced disease by 60.09% (the most inhibitory on disease). Of the 84 bacterial isolates, 52 isolates had a significant effect on wet and dry weight of plant.Of the 84 bacterial isolates in the HPTLC assay, for antibiotic extraction, 19 isolates produced fengycin and 65 isolates were unable to produce. In the greenhouse test, 75 bacterial isolates reduced disease, which was significant at 5% level, and 19 isolates of them were producing fengycin. The native bacterial isolate UTB1 is a good candidate for a successful biocontrol agent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bacillus subtilis
  • biological control
  • fengycin
  • Rhizoctonia solani
Araujo, F. F., Henning, A. A. & Hungria, M. (2005). Phytohormones and antibiotics produced by Bacillus subtilis and their effects on seed pathogenic fungi and on soybean root development. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 21, 1639-1645.
Baindara, P., Mandal, S. M., Chawla, N., Singh, P. K., Pinnaka, A. K. & Korpole, S. (2013). Characterization of two antimicrobial peptides produced by a halo tolerant Bacillus subtilis strain SK.DU. 4isolated from a rhizosphere soil sample; AMB Express 5, 32.doi:10.1186/2191-0855-3-2.
Wen, C. Y., Yin, Z. G., Wang, K. X., Chen, J. G., & Shen, S. S. (2011). Purification and structural analysis of surfactin produced by endophytic Bacillus subtilis EBS05 and its antagonistic activity against Rhizoctonia cerealis. The Plant Pathology Journal, 27(4), 342-348.
Chen, Y., Yan, F., Chai, Y., Liu, H., Kolter, R. & Losick, R. (2013). Biocontrol of tomato wilt disease by Bacillus subtilis isolates from natural environments depends on conserved genes mediating biofilm formation. Environ. Microbiol, 15, 848-864.
Fan, H., Ru, J., Zhang, Y., Wang, Q. & Li, Y. (2017). Fengycin produced by Bacillus subtilis 9407 plays a major role in the biocontrol of apple ring rot disease. Microbiological Research, 199, 89-97.
Ghorab, M. A. & Khalil, M. S. (2016). The effect of pesticides pollution on our life and environment. Journal of Pollution Effects & Control, 4(2). DOI: 10.4172/2375-4397.1000159.1000159.
Guo, Q., Dong, W., Li, S., Lu, X., Wang, P., Zhang, X., Wang, Y. & Ma, P. (2014). Fengycin produced by Bacillus subtilis NCD-2 plays a major role in biocontrol of cotton seedling damping-off disease. Microbiological Research; 169(7–8), 533-540.
Kamali, A., Aminian, H., Mahmoudi, S. B. & Amiri, R. (2008). In vitro evalution of resistance of sugar beet genotypes to Rhizoctonia solani AG2-2. In: Proceedings of the 18th Iranian plant protection congress, 24-27 August, p: 111. (in Farsi)
Kawai, A., Kusunoki, K., Aiuchi, D., Koike, M., Tani, M. & Kuramochi, K. (2006). Biological control of Verticillium black spot of Japanese radish using Bacillus spp. and genotypic differentiation of selected antifungal Bacillus strains with antibiotic marker. Research Bulletin Obihiro, 7, 109-119.
Mandal, S. M., Sharma, S., Pinnaka, A. K., Kumari, A. & Suresh, K. (2013). Isolation and characterization of diverse antimicrobial lipopeptides produced by Citrobacter and Enterobacter. BMC Microbiology, 13:152. Doi:10.1186/1471-2180- 13-152.
Meyanathan, S. N. (2003). HPTLC- high performance thin layer chromatography is a sophisticated and automated form of TLC. Department of Pharmaceutical Analysis, J.S.S. College of Pharmacy, HPTLCBasic Principles of HPTLC Pharmainfo_net.mht
Muis, A. & Quimio, A. (2006). Biological control of banded leaf and sheath blight disease (Rhizoctonia solani Kuhn) in corn with formulated Bacillus subtilis BR23. Indonesian journal of Agricultural Science, 7(1), 1-7.
Pyoung, K., Jaewon, R., Young, H. K. & Youn-Tae, Ch. (2010). Production of bio surfactant lipopeptides iturin A, Fengycin, and Surfactin A frome Bacillus subtilis CMB32 for control of Colletotrichum gloeosporioides. Journal of Microbiology Biotechnology, 20(1), 138-145.
Ramarathnam, R., Shen, B., Yu, C. & de Kieveit, T. (2007). Molecular and biochemical detection of fengycin and bacillomycin D-producing Bacillus spp., antagonistic to fungal pathogens of canola and wheat. Canadian Journal of Microbiology, 53: 901-911.
Roy, A., Mahata, D., Paul, D., Korpole, S., Franco, O. L. & Mandal, S. M. (2013) Purification, biochemical characterization and self-assembled structure of a fengycin-like an fungal peptide from Bacillus thuringiensis strain SM1. Frontiers in Microbiology; 4 Article 332. doi: 10.3389/fmicb.2013.00332. 
Samanta, T., Roymahapatra, G., Porto, W. F., Seth, S., Ghorai, S. & Saha, S. (2013). N, N-olefin functionalized bis-imidazolium gold (I) salt is an efficient candidate to control keratitis-associated infection. PLo SONE, 8; e58346. doi:10.1371/journal. pone.0058346
Sarani, Sh. A., Sharifi- Tehrani, A., Ahmadzade, M. & Javan-nikkhah, M. (2007). Biological control of canola Rhizoctonia damping off with Bacillus subtilis and Streptomyces sp. Agricultural Sciences & Technology Journal (Special Issue in Plant Protection), 21(1), 25-38. (in Farsi) 
Souto, G. I., Correa, O. S., Montecchia, M. S., Kerber, N. L., Pucheu, N. L., Bachur, M. & Garcia, A. F. (2004). Genetic and functional characterization of a Bacillus sp. strain excreting surfactin and antifungal metabolites partially identified as iturin-like compounds. Journal of Applied Microbiology,97, 1247-1256.
Xiang, Y., Liu, Y. & Lee, M. L. (2006). Ultrahigh pressure liquid chromatography using elevated temperature. Journal of Chromatography A; 104 (1-2), 198-202.
Zeriouh, H., Romero, D., Garcia-Gutierrez, L., Cazorla, F. M., de Vicente, A. & Perez-Garcia, A. (2011). The iturin-like lipopeptides are essential components in the biological control arsenal of Bacillus subtilis against bacterial diseases of cucurbits. Mol. Plant Microbe Interact, 24, 1540-1552.
Zhang, L. & Sun, Ch. (2018). Fengycins, cyclic lipopeptides from marine Bacillus subtilis strains, kill the plant-pathogenic fungus Magnaporthe grisea by inducing reactive oxygen species production and chromatin condensation. Applied and Environmental Microbiology, 84(18) e00445-18.