Document Type : Original Article
Authors
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.
Abstract
Keywords
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