بررسی تاثیر مایهزنی استرپتومایسس چارترئوسیس مولد اگزوپلیساکارید بر شاخصهای رشدی، فیزیولوژی و عملکرد گوجهفرنگی در سطوح تنش خشکی
نویسندگان
1 نویسنده مسئول، دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.
2 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.
3 استادیار بیوتکنولوژی کشاورزی، پژوهشکده ژنتیک و زیستفناوری طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.
4 دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.
5 پژوهشگر پسادکتری، مؤسسه ماکس پلانک، ماگدبورگ، آلمان
doi
10.22069/jwsc.2024.22643.3748چکیده
خشکی به عنوان یک تنش کنترل نشده تقریباً تمام مراحل رشد و نمو گیاه را به صورت مستقیم یا غیرمستقیم تحت تأثیر قرار میدهد. استرپتومایس از جمله معروف ترین جنس اکتینوباکترها بوده که از ظرفیت بالایی برای رشد و تکثیر در خاک های شور و خشک برخوردار میباشد. بر این اساس هدف از انجام پژوهش حاضر بررسی میزان تولید اگزوپلیساکارید در شرایط عادی و سطوح تنش خشکی شبیهسازی شده با پلیاتیلن گلایکول 6000 در جدایههای منسوب به اکتینوباکتر و انتخاب جدایه برتر و بررسی تاثیر مایهزنی آن بر شاخصهای رشدی، فیزیولوژی، عملکرد و غلظت عناصر فسفر و پتاسیم در گیاه گوجه فرنگی رقم Y (Lycopersicon esculentum) در شرایط تنش خشکی میباشد.در این پژوهش بررسی سنجش رشد و تولید اگزوپلی ساکارید تعداد 5 جدایه اکتینوباکتری در سطوح تنش خشکی 73/0- و 29/0-، 0 مگاپاسکال در سه زمان انکوباسیون 25 و 14، 7 روز در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته که جدایه برتر از میان آنها برای آزمایش گلدانی انتخاب و خصوصیات محرک رشدی شامل حلالیت فسفر و تولید ایندول استیک اسید آن مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. فاکتورهای آزمایشی شامل استرپتومایسس (مایهزنی Bs-47، عدم مایهزنی B0)، سطوح تنش خشکی (شامل: 90-80 درصد آب قابل استفاده (بدون تنش D0)، 60-45 درصد آب قابل استفاده (تنش نسبتا شدید D1)، 30-20 درصد آب قابل استفاده (تنش شدید D2) تعیین گردید. پس از پایان دوره رشد گیاه، شاخصهای رشدی، فیزیولوژیک، جذب عناصر غذایی و عملکرد گوجه فرنگی ارزیابی شد.بر اساس نتایج جدایه 47 بیشترین میزان تولید اگزوپلیساکارید را در سطوح تنش خشکی 73/0-، 29/0-، 0 مگاپاسکال به ترتیب به میزان 26/4، 18/6، 5/8 گرم در لیتر پس از گذشت زمان انکوباسیون 25 روز به ثبت رساند. بررسی نتایج نشان داد که درصد کربوهیدرات کل با افزایش زمان انکوباسیون رشد و همچنین سطوح تنش خشکی در جدایه باکتری 47 روند افزایشی داشت. کربوهیدرات کل در دو جدایه 16و 91 با افزایش زمان در سطح تنش شدید 73/0- مگاپاسکال روند کاهشی به ثبت رساند. نتایج توالییابی جدایه منتخب 47 که از توانایی مطلوب تولید اگزوپلیساکارید و خصوصیات محرک رشد برخوردار بود نشان داد که بیش-ترین همولوژی را با گونه استرپتومایسس چارترئوسیس داشته و با شماره دسترسی KJ152149 در پایگاه NCBI ثبت گردید. بررسی طیف مادون قرمز اگزوپلیساکارید تولیدی جدایه باکتری برتر، الگوی متنوعی از پیک های جذب را از 3450 تا 820 سانتی متر نشان داد که تایید کننده ماهیت پلی ساکاریدها و برهمکنشهای قوی بین مولکولی و درون مولکولی در زنجیره های اگزوپلیساکارید میباشد. تنش خشکی سبب کاهش خصوصیات رشدی، فیزیولوژیک و غلظت فسفر و پتاسیم و همچنین افزایش میزان پرولین برگ و فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانی در گیاه گردید. نتایج پایش گلخانهای نشان داد که در سطح تنش نسبتا شدید (60-45 درصد آب قابل استفاده) مایهزنی استرپتومایسس سبب افزایش زیست توده اندام هوایی (4/35 درصد) و ریشه (7/30 درصد)، قطر ساقه (6/30 درصد)، شاخص کلروفیل (3/12 درصد) و ظرفیت نسبی آب برگ (68/6 درصد) غلظت فسفر (04/19 درصد)، غلظت پتاسیم (23/28 درصد) و عملکرد (3/155 درصد) در مقایسه با شاهد (عدم مایهزنی) شد. مایهزنی استرپتومایسس در سطوح تنش نسبتا شدید و شدید روندی کاهشی به ترتیب به میزان 4/19، 6/16 درصد در آنزیم کاتالاز و همچنین روند کاهشی 5/12، 6/11 درصدی در فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در مقایسه با شاهد (شرایط بدون تنش) نشان داد.بررسی نتایج نشان میدهد که مایهزنی استرپتومایسس با دارا بودن ویژگی مطلوب تولید اگزوپلیساکارید و سایر ویژگیهای محرک رشد با ایجاد شرایط مناسب برای گیاه و بهبود حفظ آب و جذب بهتر مواد غذایی در محیط ریشه سبب کاهش تنش خشکی و حفظ ثبات فیزیولوژیک گیاه در برابر سطوح تنشی شد.