تاثیر سویه های مختلف Pseudomonas بر جوانه زنی و شاخص های رشد گیاهچه لوبیا(Phaseolus vulgaris L.) در سطوح مختلف شوری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

3 دانشجوی کارشناسی‌ارشد گروه زیست شناسی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

به­منظور بررسی اثر سویه­های مختلف Pseudomonas بر جوانه­زنی بذر و رشد گیاهچه لوبیا تحت شرایط تنش شوری، آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دانشگاه گیلان انجام گرفت. تیمار­های آزمایش شامل سطوح شوری (0، 5/2، 5 و 5/7 میلی­موس بر سانتی­متر) و سویه­های مختلف Pseudomonas،Pseudomonas fluorescens strain153, P.fluorescens strain169, P.putida strain 108, P.putida strain 4) و تیمار شاهد بدون تلقیح) بود. با افزایش سطوح شوری، درصد جوانه­زنی، سرعت جوانه­زنی، طول ریشه­چه، طول ساقه­چه، وزن خشک ریشه­چه و وزن خشک ساقه­چه کاهش یافت، اما این کاهش در تیمارهای تلقیح با باکتری به مراتب کمتر بود. نتایج نشان داد که در سطوح شوری 5 و 5/7 میلی­موس بر سانتی­متر، بذور لوبیا جوانه­زنی خوبی نداشتند و تنش شوری تاثیر منفی بر ظهور گیاهچه داشت. بیشترین طول ریشه­چه و ساقه­چه، سرعت و درصد جوانه­زنی، شاخص ویگور و ضریب آلومتریک در تیمار بدون شوری و باکتری P.putida strain 108 به­دست آمد. به­طور کلی نتایج آزمایش نشان داد که باکتری­های محرک رشد می­توانند باعث افزایش تحمل به تنش شوری در لوبیا در زمان جوانه­زنی گردند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of pseudomonas different strains on germination and growth index of bean (Phaseolus vulgaris L.) seedling in different levels of salinity

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad reza Ehteshami 1
  • Mohil Pour ebrahimi Fumani 2
  • Hassan Ramezani 3
1 Assistant Professor, Department of Agronomy, University of Guilan, Iran.
2 M.Sc former student, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Guilan, Iran.
3 M. Sc. of Biology, Department of Biology University of Abu-Ali Sina, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

In order to evaluate the effect of Pseudomonas different strains on germination and seedling growth of bean (Phaseolus vulgaris L.) under salinity stress, an experiment was conducted as factorial based on completely randomized design with three replications. Treatments included salinity levels (0, 2.5, 5, 7.5 mmhos/cm) and seed inoculation with Pseudomonas different strains (Uninoculation, P.fluorescensstrain 153, P.fluorescensstrain 169, P.putidastrain 108, P.putidastrain 4). As increased salinity, decreased germination percentage, germination speed, radicle length, shoot length, radicle dry weight and shoot dry weight, but this reduction was significantly lower in the treatments inoculated with bacteria. Results showed that bean seeds hadn’t good germination in salinity levels of 5 and 7.5 mmhos/cm and salinity stress had negative effect on seedling appearance. The highest of radicle and shoot length, speed and percentage of germination, vigor index and Alometric coefficient obtained in without salinity and P. putidastrain 108. In general, the results of experiment showed growth promoting bacteria can increase tolerance to salinity stress in bean in germination time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bean
  • Germination speed
  • Pseudomonas
  • Salinity
  • Seedling

تاثیر سویه­های مختلف Pseudomonas بر جوانه­زنی و شاخص­های رشد گیاهچه لوبیا(Phaseolus vulgaris L.) در سطوح مختلف شوری

 

Effect of pseudomonas different strains on germination and growth index of bean (Phaseolus vulgaris L.) seedling in different levels of salinity

 

سیدمحمدرضا احتشامی 1*، محیل پورابراهیمی­فومنی 2، حسن رمضانی3

 

1-      استادیار گروه زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

2- دانش آموخته کارشناسی ارشد زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

       3- دانشجوی کارشناسی­ارشد گروه زیست شناسی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

*نویسنده مسئول:smrehteshami@yahoo.com

 

تاریخ دریافت: 25/6/92                                                                                                   تاریخ پذیرش: 26/10/92

 

چکیده

به­منظور بررسی اثر سویه­های مختلف Pseudomonas بر جوانه­زنی بذر و رشد گیاهچه لوبیا تحت شرایط تنش شوری، آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دانشگاه گیلان انجام گرفت. تیمار­های آزمایش شامل سطوح شوری (0، 5/2، 5 و 5/7 میلی­موس بر سانتی­متر) و سویه­های مختلف Pseudomonas،Pseudomonas fluorescens strain153, P.fluorescens strain169, P.putida strain 108, P.putida strain 4) و تیمار شاهد بدون تلقیح) بود. با افزایش سطوح شوری، درصد جوانه­زنی، سرعت جوانه­زنی، طول ریشه­چه، طول ساقه­چه، وزن خشک ریشه­چه و وزن خشک ساقه­چه کاهش یافت، اما این کاهش در تیمارهای تلقیح با باکتری به مراتب کمتر بود. نتایج نشان داد که در سطوح شوری 5 و 5/7 میلی­موس بر سانتی­متر، بذور لوبیا جوانه­زنی خوبی نداشتند و تنش شوری تاثیر منفی بر ظهور گیاهچه داشت. بیشترین طول ریشه­چه و ساقه­چه، سرعت و درصد جوانه­زنی، شاخص ویگور و ضریب آلومتریک در تیمار بدون شوری و باکتری P.putida strain 108 به­دست آمد. به­طور کلی نتایج آزمایش نشان داد که باکتری­های محرک رشد می­توانند باعث افزایش تحمل به تنش شوری در لوبیا در زمان جوانه­زنی گردند.

 

واژه‌های کلیدی: باکتری، سرعت جوانه­زنی، شوری، گیاهچه، لوبیا

 

 

 


 

 

 

 

مقدمه

لوبیا یکی از مهم­ترین حبوبات در جهان است و بیشترین سطح زیر کشت را در بین حبوبات دارد. 40 درصد سطح کشت این گیاه در آسیا می‌باشد. این گیاه به شوری حساس می‌باشد و شوری می‌تواند به طور قابل­ توجهی بر رشد و تولید لوبیا اثرگذار باشد (Koocheki & Banayan, 2004). شوری یکی از مهمترین تنش­های غیرزیستی محدودکننده تولید محصولات کشاورزی در مناطق خشک و نیمه­خشک می­باشد که سطح نسبتاً وسیعی از اراضی زراعی را به خود اختصاص داده است (Zabihiet al.,2009). در شرایط شور، قابلیت جذب عناصر غذایی در محلول خاک به دلیل غلظت زیاد یون­های کلروسدیم کاهش یافته و منجر به اختلال در امر تغذیه گیاهان می­گردد Hu & Shmidhalter, 2001)).

 توانایی ریزجانداران در تولید و رهاسازی متابولیت­های مختلف موثر بر رشد گیاه به عنوان یکی از مهمترین عوامل در حاصلخیزی خاک است .این متابولیت­ها به طور جمعی، مواد فعال زیستی نامیده می­­شوند(Sharma, 2002). لذا یکی از استراتژی­های مقابله با شوری که چندی است مورد توجه قرار گرفته، تلقیح بذر گیاهان زراعی با انواع مختلفی از باکتری­ها و قارچ­های مفید خاک­زی می­باشد. برای اولین بار لیفشیتز و همکاران (Lifshitz et al., 1987) نشان دادند که PGPR[1]ها قادرند مستقیماً رشد گیاهان را افزایش دهند.

مکانیسم­هایی که باکتری­های محرک رشد گیاه می­توانند از طریق آنها مستقیماً باعث بهبود و افزایش رشد و عملکرد گیاه شوند عبارتند از: تثبیت نیتروژن، حل فسفات­های کم­محلول، تأمین آهن از طریق تولید سیدروفور، تولید فیتوهورمون­هایی چون اکسین­ها، سیتوکینین­ها، جیبرلین­ها و کاهش اتیلن (Kloepper et al., 1989). در چند دهه گذشته توانایی تولید 1-آمینوسیکلوپروپان -1-کربوکسیلات (ACC) دآمیناز توسط باکتری­ها، به عنوان مکانیسم جدیدی برای افزایش رشد گیاه مطرح شده است (Patten & Glick, 1996). به عقیده پنروز و گلیکوگلیک ((Penrose & Glick, 2003 هر باکتری که دارای فعالیت آنزیم ACCدآمیناز بیش از 20 نانومول-αکتوبوتیرات بر میلی­گرم در ساعت باشد PGPR بوده و می­تواند شاخص­های رشد گیاه را افزایش دهد. تلقیح گیاه با باکتری­هایی که قادر به تولید آنزیم ACCدآمیناز هستند، می­تواند در کاهش سطح اتیلن تنشی در گیاه و در نتیجه کاهش اثرات منفی آن موثر باشند. باکتری­هایی با چنین توانایی می­­توانند گیاهان را در برابر اثرات مضّر تنش­های محیطی چون فلزات سنگین Belimov et al., 2005))، غرقاب (Grichko & Glick, 2001)، پاتوژن­های گیاهی (Wang et al., 2004)، خشکی Mayak et al., 2004a)) و شوری (Mayak et al., 2004b) محافظت کنند. ذبیحی و همکاران (Zabihi et al., 2009) ضمن بررسی نقش باکتری­های ریزوبیومی مولد آنزیم ACC دآمیناز در گیاه گندم نشان داد که گندم تلقیح شده با سویه­های ریزوبیومی مولد ACC دآمیناز، دارای طول ریشه، طول ساقه، وزن خشک ریشه و ساقه بیشتری نسبت به شاهد بود که این افزایش در مورد طول ریشه معنی­دار بود.

مزایای تلقیح بذر با باکتری‌های محرک رشد شامل افزایش شاخص‌های متعددی مانند سرعت جوانه‌زنی، مقاومت به تنش­ها و افزایش وزن ریشه­چه می‌باشد (Kaymak et al., 2009). در رابطه با نقش این باکتری­ها بر جوانه­زنی و مراحل اولیه رشد گیاهچه، مطالعه کمی انجام گرفته است. این باکتری­ها به دلیل سنتز هورمون­هایی مانند جیبرلین و همچنین تولید آنزیم آمیلاز و تجزیه نشاسته سبب بهبود جوانه­ز­نی می­شوند. همچنین سنتز هورمون اکسین نیز باعث افزایش قدرت گیاهچه­ها می­شود(Gholami et al., 2009). با توجه به گستره وسیع خاک­های شور و اهمیت تولید محصول در این شرایط و با عنایت به اینکه نقش Pseudomonas fluorescens در تحریک رشد و نمو گیاه در شرایط شور چندان مورد بررسی قرار نگرفته است و همچنین به دلیل اهمیت لوبیا در بین حبوبات، ضرورت انجام این تحقیق مشخص می­گردد.

مواد و روش­ها

به­منظور بررسی اثر سویه­های مختلف Pseudomonas بر قدرت رویش بذر و رشد گیاهچه لوبیا تحت شرایط تنش شوری، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه گیلان انجام شد.

تیمار­های آزمایش شامل شوری (0، 5/2، 5 و 5/7 میلی موس بر سانتی­متر) و سویه­های مختلف باکتری Pseudomonas fluorescens strain 153, P.fluorescens strain 169, P.putida strain108 P.putida strain 4,  و )تیمار شاهد بدون تلقیح) بود. برای ایجاد هدایت­های الکتریکی 5/2 ، 5  و 5/7 که به ترتیب معادل 38/1، 08/2، 77/2 مگاپاسکال پتانسیل اسمزی است از 1/9 ، 1/18 و 03/27 گرم در لیتر کلریدسدیم استفاده شد. مقدار نمک از رابطه 0.1 MPa=0.36 EC به دست آمد. در ابتدا بذور با محلول هیپوکلریت­سدیم 5/0% به مدت 2 دقیقه ضدعفونی و 2 تا 3 بار با آب مقطر شسته شدند تا اثری از هیپوکلریت­سدیم بر بذور باقی نماند. سپس بذور با سویه­های مختلف باکتری مربوطه تلقیح شدند.

 جمعیت باکتری­ها در هر گرم مایه تلقیح، 107 × 8/9 برآورد شد (بر اساس روش شمارش کلنی و با استفاده از محیط­های کشت مناسب)(Becking, 2006) . برای کشت باکتری­ها از محیط کشت Sperber استفاده شد (Sperber, 1958). پس از ریختن گلوکز، کلرید کلسیم، سولفات ­منیزیم، تری کلسیم­ فسفات و Yeast extract در آب مقطر و رساندن آن به حجم 1 لیتر، pH آن به حدود 2/7 رسانده شد. محلول مربوطه پس از تهیه، جهت استریل کردن به مدت 18 تا 20 دقیقه در داخل اتوکلاو قرار گرفت. پس از خروج ظرف از اتوکلاو و خنک­شدن آن، برای این که باکتری رشد کند و از رشد قارچ جلوگیری شود، از سیکلوهگزاماید استفاده گردید. پس از کشت انفرادی باکتری­ها، پس از 48 ساعت جمعیت آنها به روش Plate Count و بر محیط­های اختصاصی شمارش گردید و سپس حجم مساوی از آنها تهیه شده و مجدداً جمعیت در محیط کشت، شمارش شده و مایه تلقیح آماده شد. ویژگیهای سویه­های مورد بررسی در جدول 1 آورده شده است.

 

 

جدول 1- فعالیت آنزیم ACC deaminase، میزان مواد شبه اکسین، توان انحلال­سازی منابع نامحلول فسفر، تولید سیدروفور و IAAسویه­های مورد بررسی (اندازه­گیری شده توسط بخش تحقیقات بیولوژی خاک موسسه تحقیقات خاک و آب کرج).

Table1. Activity of ACC deaminase enzyme, content of auxin analogue material, Dissolubility ability of phosphorus insoluble sources, sidrophore production and IAA in evaluated strains.

صفت

Trait

سویه 4

Strain 4

سویه 108

Strain108

سویه 169

Strain169

سویه 153

Strain153

فعالیت آنزیم1(ACC deaminase)

2.305

5.030

3.508

-

مواد شبه اکسین Auxin-like substances (mg/l)

9.6

8.9

5.8

-

فسفر حل شده Dissolved P(mg/l)

38.75

57.32

53.50

-

توان تولید سیدروفور(Siderophore production)

+

+

+

+

توان تولید IAA (Production IAA)

+

+

+

+

1میکرومول آلفاکتوبوتیرات در میلی­گرم پروتئین در ساعت

µmlα-Ketobutyrate protein mgh-1

 

 

سه سویه از چهار سویه مورد بررسی دارای توان تولید آنزیم ACCدآمیناز بودند و فعالیت این آنزیم از 305/2 تا 030/5 میکرومول آلفاکتوبوتیرات در میلی‌گرم پروتئین در ساعت متغیر بود (Saleem et al., 2007). بیشترین اثر بر حل­کنندگی فسفر مربوط به P.putida strain 108 بود. کلیه سویه­های مورد آزمایش دارای توان تولید سیدروفور و IAA بودند (محاسبه شده توسط بخش بیولوژی خاک موسسه تحقیقات خاک و آب کرج) (جدول1(. برای چسبیدن بذور به مایه تلقیح از صمغ عربی استفاده شد. سپس 100 عدد بذر لوبیا در ظرف­های پتری­ حاوی کاغذ صافی مرطوب قرار گرفتند. ظرف­های پتری­ در درون ژرمیناتور در دمای 25 درجه سانتی­گراد قرار داده شدند. آبیاری ظرف­های پتری­ هر روزه و به مقداری که کاغذ صافی مرطوب باشد، انجام شد. اولین شمارش در روز سوم و آخرین شمارش در روز هفتم به ثبت رسید. در طول دوره شمارش، هر روزه تعداد بذور جوانه­زده برای محاسبه سرعت جوانه­زنی بذر شمارش شد. در روز هفتم پس از محاسبه درصد جوانه­زنی، تعداد 10 گیاهچه به طور تصادفی از هر ظرف پتری انتخاب شد و ساقه­چه و ریشه­چه از بذر جدا گشت (مرحله­ای که هیپوکوتیل بزرگ شده بود) و وزن تر آن­ها توسط ترازوی دیجیتالی محاسبه شد.

    طول ریشه­چه و   ساقه­چه با استفاده از خط­کش میلی­متری اندازه­گیری شد. برای محاسبه وزن خشک ساقه­چه و ریشه­چه، نمونه­ها به مدت 24 ساعت در درجه حرارت 75 درجه سانتی­گراد در آون قرار گرفتند و سپس با ترازو توزین شدند. سایر صفات مورد اندازه­گیری عبارت بودند از (Scott et al., 1984):

1) قابلیت جوانه زنی:

FGP= (G/n)*100

که در این رابطه، G تعداد بذور جوانه زده در طول اجرای آزمون و n تعداد بذر کشت شده است.

2) سرعت جوانه زنی:

 

که در این رابطه niتعداد بذر جوانه زده و di تعداد روز است. 

3) شاخص ویگور طولی:

VI= [FGP× (Ls+Lr)]/100

که در این رابطه FGP قابلیت جوانه­زنی، Ls میانگین طول ساقه­چه و Lrمیانگین طول ریشه­چه است.

4)ضریب آلومتریک:

 

تجزیه و تحلیل داده­ها با استفاده از نرم­افزار SAS انجام گرفت. همچنین برای مقایسه میانگین تیمارها نیز از آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد استفاده شد.

 

نتایج و بحث

وزن خشک ریشه­چه و ساقه­چه

تجزیه واریانس داده­ها نشان داد اثر باکتری­ها، شوری و برهم­کنش شوری در باکتری بر وزن خشک ریشه­چه و ساقه­چه در سطح یک درصد معنی­دار بود (جدول2). بیشترین میزان وزن خشک ریشه­چه در سطوح مختلف شوری در سطح بدون شوری (02/0 گرم) و کمترین میزان آن در سطح شوری 5/7 میلی موس بر سانتی­متر مشاهده شد (جدول 3). در بین سطوح مختلف باکتری درP.putida strain108 (015/0 گرم) و کمترین میزان آن در تیمار بدو تلقیح (003/0 گرم) مشاهده شد (جدول 4).

با توجه به جدول 5 می­توان گفت که تیمار شوری صفر و P.putida strain 108 (053/0 گرم)، سطح شوری صفر و P.fluorescens strain 169 (057/0 گرم) و سطح شوری 5/2 میلی­موس بر سانتی­متر و P.fluorescens strain 169 (057/0 گرم) در یک گروه آماری قرار گرفتند و  بیشترین میزان وزن خشک ساقه­چه را نشان دادند.

 مایاک و همکاران (Mayak et al., 2004a) نیز طی مطالعه روی گوجه­فرنگی در شرایط شور به این نتیجه رسیدند که سویه­های باکتری­های ریزوسفری محرک رشد اثرات نامطلوب شوری را کاهش داده و وزن تر و خشک گیاه را نسبت به شاهد افزایش داده­اند. آنها اثر این سویه­ها را به توانایی آنها در تولید ACCدآمیناز و در نتیجه کاهش تولید اتیلن نسبت دادند. گزارش شده است که وزن خشک اندام هوایی گیاهچه­های ذرت با استفاده از باکتری­های Pseudomonas، افزایش معنی­داری داشته است (Gholami et al., 2009).

 

 

 

 

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس ویژگی­های جوانه­زنی لوبیا تحت تاثیر شوری و سویه­های مختلفPseudomonas.

Table 2- Analysis of variance of germination characteristics of bean under salinity stress and different strains of Pseudomonas sp.

منابع تغییر

Source of Variation

درجه آزادی

df

وزن خشک

ساقه­چه

Shoot dry weight

وزن خشک ریشه­­چه

Root dry weight

طول    ساقه­­چه

Shoot length

طول   ریشه­­چه

Root length

درصد

جوانه­زنی

Percent germination

سرعت

جوانه­زنی

Speed germination

شاخص ویگور

Vigor index

ضریب آلومتریک

Allometric coefficient

شوری (Salinity)

3

0.007**

0.002**

1840.89**

3175.38**

27341.3**

147.63**

85.12**

6.48**

باکتری(Bacteria)

4

0.0006**

0.0002**

0.67ns

45.38**

282.64**

0.71*

49.35**

0.24**

شوری×باکتری salinity×Bacteria

12

0.0003ns

0.0001**

0.68ns

28.96**

148.44**

0.40ns

2.62ns

0.17**

خطا(Error)

40

0.00001

0.000002

1.18

0.84

2.3

0.22

1.69

0.001

ضریب تغییرات

 CV (%)

__

21.87

15.67

11.36

7.30

4.28

17.62

10.43

12.28

n.sو **  به ترتیب معنی­دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد

n.s,*, **: Significant at 5% and 1% probability levels, respectively                          

جدول 3-مقایسه میانگین صفات مورد بررسی لوبیا تحت تاثیر شوری.

Table 3- Means comparison of evaluated characteristics of bean under salinity stress.

شوری (میلی موس بر سانتی متر)

Salinity (Mmos/cm-1)

وزن خشک

ساقه­چه (گرم)

Shoot dry weight (g)

وزن خشک ریشه­­چه (گرم)

Root dry weight (g)

طول ساقه­چه (میلی­متر)

Shoot length (mm)

طول ریشه­­چه (میلی­متر)

Root length (mm)

درصد

جوانه­زنی

Percent germination

سرعت

جوانه­زنی

Speed germination

شاخص ویگور

Vigor index

ضریب آلومتریک

Allometric coefficient

0

0.04a

0.02a

19.68a

26.3a

85.74a

6.05a

3.07b

0.63b

2.5

0.03b

0.01b

18.66b

23.99b

56.08b

4.62b

4.82a

0.68a

5

0c

0c

0c

0c

0c

0c

0c

0c

7.5

0c

0c

0c

0c

0c

0c

0c

0c

در هر ستون، میانگین­هایی که دارای حروف مشترک هستند، بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی­داری ندارند.

Means in each column followed by similar letter (s) are not significantly different at 5 % probability level, using Duncan’s Test

 

جدول 4- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی لوبیا تحت تاثیر سویه های مختلفPseudomonas

     Table 4- Means comparison of evaluated characteristics of bean under different strains of Pseudomonas sp.

باکتری

Bacteria

وزن خشک

ساقه­چه (گرم)

Shoot dry weight (g)

وزن خشک ریشه­­چه (گرم)

Root dry weight (g)

طول ریشه­­چه (میلی­متر)

Root length (mm)

درصد

جوانه­زنی

Percent germination

سرعت

جوانه­زنی

Speed germination

شاخص ویگور

Vigor index

ضریب آلومتریک

Allometric coefficient

P. putidastrain 108

0.028a

0.015a

15.49a

40.45a

2.85a

4.82a

0.45a

P. putidastrain 169

0.022b

0.012b

12.38c

37.7b

2.89a

4.41a

0.48a

P. putidastrain 153

0/015c

0.012b

13.3b

37.77b

2.76b

3.28b

0.22c

P. putidastrain 4

0.019c

0.01c

10.83d

33.22c

2.35c

3.03b

0.31b

بدون تلقیح Uninoculation

0.008d

0.003d

10.85d

28.12d

2.46c

1.27c

0.16d

در هر ستون، میانگین­هایی که دارای حروف مشترک هستند، بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی­داری ندارند.

Means in each column followed by similar letter(s) are not significantly different at 5 % probability level, using Duncan’s Test.

 

 

همچنین باکتری­های حل­کننده فسفات همراه با سنگ فسفات توانایی گیاه را برای جذب بیشتر مواد غذایی افزایش می­دهند و از این طریق بر رشد گیاه تاثیر می­گذارند (Goenadi et al., 2000). در آزمایشی دیگر گزارش شد که باکتری­های حل­کننده فسفات سبب افزایش تعداد، طول و سطح تارهای کشنده ریشه گندم شده است (Gahoonia et al., 1997).

 

طول ریشه­چه و ساقه­چه

    اثر باکتری، شوری و برهم­کنش شوری در باکتری بر طول ریشه­چه در سطح یک درصد معنی­دار بود، اما طول ساقه­چه تنها تحت تاثیر شوری در سطح یک درصد معنی­دار بود (جدول 3).

    بیشترین میزان طول ریشه­چه (30/26 میلی­متر) و ساقه­چه (68/19 میلی­متر) در سطح شوری صفر مشاهده شد (جدول 3). برهمکنش بین شوری در باکتری نشان دادکه تیمار شوری صفر و 108 P .putida strain  (10/31 میلی­متر) و سطح شوری 5/2 میلی موس بر سانتی­متر و P.putida strain 108 (89/30 میلی­متر) بیشترین میزان طول ریشه­چه را به خود اختصاص دادند (جدول 5). زیدی (Zaidi, 2003) گزارش کرد تلقیح بذور سویا با Pseudomonasو برادی ریزوبیوم ژاپونیکوم، جوانه­زنی بذور و استقرار گیاهچه را بهبود بخشید و باعث افزایش طول و تجمع ماده خشک در اندام هوایی و ریشه، ماده خشک و جذب عناصر غذایی نسبت به شرایط بدون تلقیح گردید (Hampton & Tekrony, 1995).

     کلی و همکاران (Klee et al., 1991) گزارش کردند که باکتری Pseudomonas آنزیم آمینو سیکلوپروپان -1-کربوکسیلات­ دی­آمیناز تولید می­کند که بلافاصله آمینو سیکلوپروپان -1- کربوکسیلات را به پیش­ماده اتیلن برای ساخت آمونیاک و آلفاکتوبوتیرات تجزیه می­کند.

 

جدول 5 - مقایسه میانگین اثر متقابل صفات مورد بررسی لوبیا تحت تاثیر شوری و سویه­های مختلف باکتری Pseudomonas.

 Table 5- Means comparison of interaction effect in evaluated characteristics of bean under salinity stress and different strains of Pseudomonas sp.

شوری (میلی موس بر سانتی­متر)

Salinity (Mmos/cm)

باکتری

Bacteria

وزن خشک

ساقه­چه (گرم)

Shoot dry weight

وزن خشک ریشه­­چه (گرم)

Root dry weight (g)

طول ریشه­­چه (میلی­متر)

Radicle length (mm)

درصد

جوانه­زنی

Percent germination

ضریب آلومتریک

Allometric coefficient

0

P. putidastrain 108

0.053a

0.034a

31.1a

89.19a

1.37a

0

P. putidastrain 169

0.057a

0.026b

24.33b

88.85a

1.06b

0

P. putidastrain 153

0.037c

0.028b

21.66c

89.52a

0.57d

0

P. putidastrain 4

0.043b

0.016d

21.76c

89.14a

0.47ef

0

بدون تلقیح Uninoculation

0.017d

0.008e

19.96d

72b

0.34g

2.5

P. putidastrain 108

0.043b

0.033a

30.89a

72.63b

0.78c

2.5

P. putidastrain 169

0.057a

0.025bc

25.22b

61.69c

0.72c

2.5

P. putidastrain 153

0.033c

0.026bc

20.77c

61.59c

0.53de

2.5

P. putidastrain 4

0.017d

0.015d

19.44d

43.73d

1.37a

2.5

بدون تلقیح Uninoculation

0.017d

0.015d

21.44c

40.48d

0.41g

5

P. putidastrain 108

0e

0.007e

0d

0e

0.32g

5

P. putidastrain 169

0e

0f

0d

0e

0h

5

P. putidastrain 153

0e

0f

0d

0e

0h

5

P. putidastrain 4

0e

0f

0d

0e

0h

5

بدون تلقیح Uninoculation

0e

0f

0d

0e

0h

7.5

P. putidastrain 108

0e

0f

0d

0e

0h

7.5

P. putidastrain 169

0e

0f

0d

0e

0h

7.5

P. putidastrain 153

0e

0f

0d

0e

0h

7.5

P. putidastrain 4

0e

0f

0d

0e

0h

7.5

بدون تلقیح Uninoculation

0e

0f

0d

0e

0h

در هر ستون، میانگین­هایی که دارای حروف مشترک هستند، بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی­داری ندارند.

Means in each column followed by similar letter(s) are not significantly different at 5 % probability level, using Duncan’s Test.

 

کاهش غلظت آمینو سیکلوپروپان -1-کربوکسیلات درون گیاه باعث کاهش مقدار اتیلن شده در گیاه و به دنبال آن سبب کاهش اثر بازدارندگی اتیلن بر طوبل شدن ریشه و هدایت به سمت طویل شدن می­گردد (Patten & Glick, 1996). باکتری­های مصرف­کننده آمینوسیکلو پروپان -1- کربوکسیلات از طریق کاهش غلظت اتیلن درون گیاه و تبدیل آن به منابع نیتروژن، باعث طویل شدن ریشه­ها می­گردند (Carteaux et al.,2003).

    دلیپ­کومار و همکاران (Dileep Kumar et al., 2001) نشان دادند که تلقیح بذور نخود با P.fluorescensمنجر به افزایش طول ساقه نسبت به تیمار شاهد شد. اخگر و همکاران (Akhgar et al., 2011) نشان دادند که بذور کلزای تلقیح شده با P.fluorescensطول ساقه و ریشه را نسبت به شاهد 7/21 و 8/26 درصد افزایش داد. گزارش شده است که P.fluorescensباعث افزایش طول ساقه­چه و ریشه­چه در کلزا، کاهو و گوجه­فرنگی شده است (Hall et al., 1996). افزایش طول ساقه­چه را می­توان به تولید فیتوهورمون­ها نسبت داد (Gholamiet al., 2009)، زیرا این باکتری­ها با آزاد کردن هورمون­هایی مثل جیبرلین و اکسین و با تولید یک سری آنزیم­ها، سنتز آنتی­بیوتیک­ها (Ahmad & Khan, 2006) و مقاومت به شرایط نامساعد، باعث رشد و استقرار بهتر گیاهچه می­شوند.

    در آزمایشی دیگر بیان شد که کاربرد P.fluorescensباعث افزایش طول ریشه­چه و ساقه­چه شد که این افزایش رشد را به دلیل آزاد شدن تنظیم کننده­های رشد توسط باکتری حل کننده فسفات و در اختیار گرفتن بهتر مواد غذایی توسط گیاه تشخیص دادند (Saravanakumar & Samiyappan, 2007).

 

درصد و سرعت جوانه­زنی

تاثیر شوری، باکتری و برهم­کنش شوری در باکتری بر سرعت جوانه­زنی در سطح یک درصد و تاثیر شوری و برهم­کنش شوری در باکتری بر درصد جوانه­زنی در سطح پنج درصد معنی­دار بود (جدول2).

با توجه به جدول 3 می­توان بیان کرد که در سطوح شوری 5 و 5/7میلی­موس بر سانتی­متر، جوانه­زنی صفر بوده است. بیشترین میزان درصد و سرعت جوانه­زنی به ترتیب به میزان 45/40 درصد و 85/2 درصد در تیمار P.putida strain 108 و کمترین میزان به ترتیب 12/28 درصد در تیمار بدون تلقیح و 46/2 درصد در تیمار P.putida strain 4 مشاهده شد (جدول 4). هرناندز و همکاران (Hernandez et al.,1995) مشاهده کردند که تلقیح بذور با P.fluorescensسبب افزایش درصد جوانه­زنی گردید. توانایی ظهور گیاهچه، جنبه مهمی از کیفیت بذر است که بستگی به جوانه­زنی بالا دارد (Piteta-filho & Ellis, 1991). باراتی و همکاران (Barathi et al.,2004) معتقدند که افزایش تولید هورمون جیبرلین سبب آزاد شدن آنزیم­هایی مانند آلفا آمیلاز شده و در نتیجه جوانه­زنی تسریع می­گردد.

بیاری و همکاران (Bayari et al., 2009) بیان کردند که بین سرعت جوانه­زنی و درصد جوانه­زنی بذور ذرت رابطه مثبت و معنی­داری وجود دارد و تاثیر باکتری­ها بر جوانه­زنی بیشتر ناشی از اثر آنها بر طول ریشه در مقایسه با طول ساقه بوده است. گراسیادیسالامون (Gracia de Salamone, 2000) گزارش کرد که تأثیر P.Fluorescensبر تحریک رشد گیاه به دلیل تولید فیتوهورمون­های سیتوکنین بود. احمدزاده و همکاران (Ahmadzadeh et al., 2004) نیز با بررسی تأثیر P.fluorescensروی قارچ عامل پوسیدگی بذر لوبیا به این نتیجه رسیدند که 31 سویه از 41 سویه P.fluorescensمورد بررسی قادر به ممانعت از رشد قارچ بیمارگر و حفاظت از بذر بودند و بدینطریق موجب کاهش پوسیدگی و افزایش جوانه­زنی شدند.

 

شاخص ویگور طولی

اثر شوری و باکتری بر شاخص ویگور در سطح یک درصد معنی­دار بود (جدول 2). با توجه به جدول 3 می­توان بیان کرد که در سطوح شوری 5 و 5/7 میلی موس بر سانتی­متر، شاخص ویگور صفر بوده است. بیشترین شاخص ویگور در تیمار P.putida strain 108 و کمترین میزان در تیمار بدون تلقیح مشاهده شد (جدول 4). شانموگایا و همکاران (Shanmugaiah et al., 2009) بیان کردند که تلقیح بذر پنبه با P.fluorescens سبب افزایش 20 درصدی شاخص ویگور نسبت به تیمار شاهد شد و آن­ها علت این امر را تولید هورمون­های گیاهی و متابولیت­های ثانویه دانستند.

 

ضریب آلومتریک

تاثیر شوری، باکتری و برهم­کنش آنها بر ضریب آلومتریک در سطح یک درصد معنی­دار بود (جدول 2). برهم­کنش شوری در باکتری نشان داد که تیمار سطح شوری 5/2 میلی­موس بر سانتی­متر و P.putida strain 108 (37/1)  بیشترین و سطح شوری صفر و P.fluorescens strain 169 (06/1) در رتبه بعدی قرار گرفت (جدول 5).

 

نتیجه­گیری

به­طور کلی نتایج نشان داد که باکتری­های Pseudomonas (بخصوص P.putida strain 108) از طریق همزیستی با بذر و احتمالاً به دلیل ترشح موادی چونACC دآمیناز و هورمون­هائی چون اتیلن می­توانند باعث تحریک جوانه­زنی و نیز مقاومت در برابر تنش شوری شوند که نتایج ما با نتایج سایر محققین مطابقت دارد (Kaymaket al., 2009; Mayak, 2004). البته همان­گونه که در برخی از منابع نیز ذکر شده است، این ریزجانداران از طریق فیلترکردن عناصر، از ورود بیش از حد یون­های سمی به داخل بذر نیز عمل کرده و احتمال می­رود که از این طریق نیز می­توانند باعث افزایش تحمل گیاه در مراحل اولیه رشد رویشی شوند.

 

 

References

Ahmad, F. and Khan, M.S.  2006. Screening of free-living rhizospheric bacteria for their multiple plant growth promoting activities. Microbial Res. 36: 1-9.

Ahmadzadeh, M., Sharifi Tehrani, A. and Talebi Jahromi, K. 2004. Study on production of some antimicrobial metabolites by fluorescent pseudomonads. Iranian J. Agri. Sci. 35(3): 731-739. (In Farsi)

Akhgar, A., Khavazi, K. and Khakipoor, N. 2011. Isolation, identification and effectiveness of ACC deaminase producing rhizobacteria on the alleviation of salinity stress effects on canola growth. J. Water Soil Sci. Agric. Indust. 25 (1): 29-41.

Barathi, R., Vivekananthan, R., Harish, S., Ramanathan, A. and Samiyappan, R. 2004. Rhizobacteria-based bio-formulations for the management of fruit rot infection in chillies. Crop Protection, 23: 835–843.

Bayari, A., Nezarat, S. and Gholami, A. 2009. Relationship between germination index of seed corn with inoculation of PGPR (Pseudomonas, Azospirillium and Azotobacter).11thSoil Science Congress of Iran, Gorgan.

Becking, J.H. 2006.Prokaryotes. 6: 759-783.

Cartieaux, F. P., Nussaume, L. and Robaglia, C. 2003. Tales from the underground: molecular plant rhizobacteria interactions. Plant Cell Environ. 26: 189-199.

Dileep Kumar, S.B., Berggren, I., and Martensson, A.M. 2001. Potential for improving pea production by coinoculation with Fluorescent Pseudomonas and Rhizobium. Plant Soil, 229: 25-34.

Gahoonia, T.S., Care, D. and Nielsen, N.E. 1997. Root hairs and phosphorus acquisition of wheat and barley cultivars. Plant Soil. 191: 181–188.

Gholami, A., Shahsavani, S. and Nezarat, S. 2009. The Effect of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) on Germination, Seedling Growth and Yield of Maize. World Academy of Science, Engineering and Technology. Pp. 19-24.

Goenadi, D.H., Siswanto, Y. and Sugiarto, Y. 2000. Soil Sci. Society America J. 64: 927-932. 

Gracia de Salamone, I. E. G. 2000. Direct beneficial effects of cytokinin producing rhizobacteria on plant growth. Ph.D. Thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Canada.

Grichko, V. P. and Glick, B. R. 2001. Amelioration of flooding stress by ACC deaminase-containing plant growth promoting bacteria. Plant Physiol. Biochem. 39: 11-17.

Hall, J. A., Pierson, D., Ghosh, S. and Glick, B. R. 1996. Root elongation in various agronomic crops by the plant growth promoting rhizobacterium Pseudomonasputida GR12-2.  J. Plant Sci. 44: 37–42.

Hampton, J. G. and Tekrony, D. M. 1995. Handbook of vigour test methods. International Seed Testing Association (ISTA). Zurich, Swirztland, 730p.

Hernandez, A. N., Hernandez, A. and Heydrich, M. 1995. Selection of rhizobacteria for use in maize cultivation. Cultivate Tropicales. 6: 5-8.

Hu, Y. and Shmidhalter, U. 2001. Effects of salinity and macronutrient levels in wheat. J. Plant Nutri. 24: 273-281.

Kaymak, H. A., Guvenc, I., Yarali, F., Denmez, M. F. 2009; the effects of bio-priming with PGPR on germination of radish (Raphanussativus L.) seeds under saline conditions. Turkish J. Agric. 33: 173-179.

Klee, H. J., Hayford, M. B., Kretzmer, K. A., Barry, G. F. and Krishore, G. M. 1991.Control of ethylene sysnthesis by expression of a bacterial enzyme in transgenic tomato plants. Plant Cell. 3: 1187-1193.

Kloepper, J. W., Lifshittz, R. and Zablotowicz, R. M. 1989. Free-living bacterial inocula for enchancing crop productivity. Trends Biotech. 7: 39-43.

Koocheki, A. and Banayan, M. 2004. Cultivation of legumes. Jahad Daneshgahi Mashhad Press, 236p.

Lifshitz, R., Kloepper, J. W., Kozlowski, M., Simonson, C., Carlson, J., Tipping, E. M. and Zaleska, I. 1987. Growth promotion of canola (rapeseed) seedling by a strain of Pseudomonas putida undernote biotic conditions. Canadian Journal of Microbiology, 33: 390-395.

Mayak, S. 2004. Plant growth promoting bacteria confer resistance in tomato plants to salt stress. Plant Physiol. Biochem. 42: 565-572.

Mayak, S., Tirosh, T. and Glick, B. R. 2004a. Plant growth-promoting bacteria that confer resistance to water stress in tomatoes and peppers. Plant Sci. 66: 525-530.

Mayak, S., Tirosh, T. and Glick, B.R. 2004b.Plant growth-promoting bacteria that confer resistance in tomato plant to salt stress. Plant Physiol. Biochem. 42: 565-572.

Patten, C. and Glick, B. R. 1996. Bacterial biosynthesis of indole-3-acetic acid. Canadian J. Microbiol. 42: 207-220.

Penrose D.M. and Glick B. 2003. Methods for isolating and characterizing ACC deaminase-containing plant growth-promoting rhizobacteria. Plant Physiol. 118: 10-15.

Pieta-Filho, C. and Ellis, R. H. 1991. The development of seed quality in spring barley in four environments: A. Germination and longevity. Seed Sci. Res. 1: 163-177.

Saleem, M., Arshad, M., Hussain, S. and Bhatti, A. S. 2007. Perspective of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) containing ACC deaminase in stress agriculture. J. Indean Microb. Biotech. 34: 635-648.

Saravanakumar, D. and Samiyappan, R. 2007. Accdeaminas from Pseudomonas fluorescens mediated saline resistance in groundnut (Arachis hypogea) Plants. J. Applied Microb. 102 (5): 1283-1292.

Scott, S. J., Jones, R. A. and Williams, W. A. 1984. Review of data analysis methods for seed germination. Crop Sci. 24: 1192-1199.

Shanmugaiah, V., Balasubramanian, N., Gomathinayagam, S., Manoharan P. T. C. and Rajendran, A. 2009. Effect of single application of TrichodermavirideandPseudomonas fluorescenson growth promotion in cotton plants. African J. Agric. Res. 4 (11): 1220-1225.

Sharma, A. K. 2002. Biofertilizers for sustainable agriculture.1stedition. Agrobios, India, 456p.

Sperber, J. I. 1958. The incidence of apatite-solbilizing organisms in the rizhosphere and soil. Australian J. Agric. Res. 9: 778-781.

Wang, C., Wang, D. and Zhou, Q. 2004. Colonization and persistence of a plant growth promoting bacterium Pseudomonas fluorescensstrain CS85, on roots of cotton seedlings.Canadian J. Microb. 50: 475-481.

Zabihi, H.R., Savaghebi, G.R., Khavazi, K. and Ganjali, A. 2009.Effect of application of Pseudomonas fluorescens on yield and yield components of wheat under different soil salinity levels. J. Water Soil Sci. Agricultural Industries, 23 (1): 199-208.

Zaidi, S.F.A. 2003.Inoculation with Bradyrhizobiumjaponicum and Fluorescent pseudomonas to control Rhizoctoniasolani in soybean (Glycine max (L.) Merr). Ann. Agric. Res. 24: 151-153.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Effect of pseudomonas different strains on germination and growth index of bean (Phaseolus vulgaris L.) seedling in different levels of salinity

 

Seyed Mohammad reza Ehteshami1*, Mohil Pour ebrahimi Fumani2, Hassan Ramezani3

 

1-Assistant Professor, Department of Agronomy, University of Guilan, Iran.

2- M.Sc former student, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Guilan, Iran.

3-M. Sc. of Biology, Department of Biology University of Abu-Ali Sina, Hamedan, Iran.

*Corresponding author:smrehteshami@yahoo.com

 

Received: 2013.09.16                                                                                 Accepted: 2014.01.16

 

Abstract

In order to evaluate the effect of Pseudomonas different strains on germination and seedling growth of bean (Phaseolus vulgaris L.) under salinity stress, an experiment was conducted as factorial based on completely randomized design with three replications. Treatments included salinity levels (0, 2.5, 5, 7.5 mmhos/cm) and seed inoculation with Pseudomonas different strains (Uninoculation, P.fluorescensstrain 153, P.fluorescensstrain 169, P.putidastrain 108, P.putidastrain 4). As increased salinity, decreased germination percentage, germination speed, radicle length, shoot length, radicle dry weight and shoot dry weight, but this reduction was significantly lower in the treatments inoculated with bacteria. Results showed that bean seeds hadn’t good germination in salinity levels of 5 and 7.5 mmhos/cm and salinity stress had negative effect on seedling appearance. The highest of radicle and shoot length, speed and percentage of germination, vigor index and Alometric coefficient obtained in without salinity and P. putidastrain 108. In general, the results of experiment showed growth promoting bacteria can increase tolerance to salinity stress in bean in germination time.

 

Key words: Bean, Germination speed, Pseudomonas, Salinity, Seedling

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



[1]-Plant Growth Promoting Rhizobacteria