خانه / تازه‌ها / بیوتکنولوژی / ریزوباکتری‌های محرک رشد

ریزوباکتری‌های محرک رشد

Rizobacterihaye moharreke roshd

تصویر: طرح مفهومی از ریشه و شاخساره درخت. منبع: کوییک کالزویک.

 

الهه اصل سلیمانی: ریزوسفر را ناحیه‌ای با فعالیت‌های فشرده میکروبی که حاصل ترشحات ریشه‌ای گیاه می‌باشد، تعریف کرده‌اند. جوامع میکروبی این منطقه از نظر کمی و کیفی با جوامع میکروبی خاک غیرریزوسفری تفاوت بسیار زیادی دارند. باکتری‌های منطقه ریزوسفر را که می‌توانند بر رشد گیاه اثرات مثبت داشته باشند و رشد گیاه را تحریک کنند، به اصطلاح تنظیم کننده رشد می‌گویند. ریزوباکترهای محرک رشد گیاه گروهی از باکتری‌های ناهمگون هستند که علاوه بر منطقه ریزوسفر در سطح ریشه و درون بافت ریشه نیز یافت می‌شوند و با استفاده از مکانیسم‌های مختلفی در افزایش رشد و عملکرد گیاه ایفای نقش می‌کنند و قادرند به طور مستقیم و غیرمستقیم کمیت و کیفیت رشد گیاه را بهبود بخشند.

این باکتری‌ها به صورت مستقیم با تحریک رشد گیاه از طریق مکانیسم‌های تغذیه‌ای و فیزیولوژیکی مانند تولید هورمون‌های گیاهی، حل کنندگی فسفات، تسریع فرآیند معدنی شدن و یا غیرمستقیم با کنترل عوامل بیماریزا از طریق تولید ترکیبات مختلف مانند سیانیدهیدروژن، سیدروفور، متابولیتهای ضدقارچ و آنتی بیوتیک‌ها به رشد بهتر گیاه کمک می‌کنند.

ریزوباکتری‌های محرک رشد بخش کوچکی (۵-۲ درصد) از ریزوباکتر‌ها هستند که رشد گیاه را تحریک می‌کنند و این باکتری‌ها در طیف وسیعی از گیاهان زراعی به منظور افزایش رشد از طریق افزایش دانه در بوته، وزن بوته، عملکرد و کنترل بیماری به کار برده می‌شوند. استفاده از ریزوباکترهای محرک رشد به طور پیوسته در کشاورزی در حال افزایش است و راهی برای جایگزینی کودهای شیمیایی، آفت کش‌ها و مکمل‌ها برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست ارایه می‌دهند.

باکتری‌های جنس سودوموناس از سری باکتری‌های محرک رشد هستند که به طور وسیعی در طبیعت گسترش پیدا کرده‌اند و می‌توانند از بیشتر محیط‌ها شامل خاک، ریزوسفر و فیلوسفر گیاه یا آب جدا شوند و به عنوان یک کنترل کننده بیولوژیکی نیز عمل می‌کنند. باکتری‌های جنس سودوموناس به دلیل توزیع گسترده در خاک، توانایی کلونیزاسیون ریزوسفر بسیاری از گیاهان و تولید طیف متنوعی از متابولیت‌های محرک رشد گیاهی از جمله تولید سیدروفور، تولید سیانیدهیدروژن، تولید اکسین و حل کنندگی فسفات از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. وجه تمایز سودوموناس‌های فلورسنت، تولید پیگمان‌های فلورسنت است.

این پیگمان‌های با خاصیت فلورسنت و محلول در آب، از گروه سیدروفور‌ها هستند. از مهم‌ترین عوامل محیطی مؤثر در تولید سیدروفور‌ها غلظت آهن قابل جذب می‌باشد زیرا سنتز یا جذب سیدروفور توسط باکتری‌ها تنها در شرایط کمبود آهن امکانپذیر است. بسیاری از سلولهای میکروبی به منظور مقابله با مشکل کمبود آهن قابل جذب در محیط خاک (غلطت آهن کمتر از ۲۰ میکرومولار) اقدام به ترشح سیدروفور می‌کنند. سیدروفور ترشح شده قادر است عنصر آهن سه ظرفیتی را به شکل کلات محلول در آورد که در این حالت برای سلول‌هایی که دارای پذیرنده‌های غشایی خاص باشند، قابل جذب می‌گردد. گرچه وظیفه اصلی سیدروفور‌ها به دست آوردن آهن از هیدروکسیدهای نامحلول، یا از آهن جذب شده در بخش‌های جامد است اما آن‌ها قادرند که آهن را از میان فرم‌های متنوع محلول و غیرمحلول آهن به دست آورده و به صورت کلات در اختیار گیاه قرار دهند.

باکتری‌های سودوموناس فلورسنت از مهم‌ترین باکتری‌های ریزوسفری محرک رشد گیاه می‌باشند که از طریق سازوکارهای متعدد می‌توانند سبب افزایش رشد و عملکرد گیاهان شوند. تعامل گیاه-میکروب سلامت و توان حاصلخیزی خاک را مشخص می‌کند. باکتری‌های محرک رشد گیاه باکتریهای ریزوسفری هستند که می‌توانند رشد گیاه را با سـازهکـارهـای مختـلفی افـزایش دهنـد. این سازوکار‌ها شامل تولید هورمون گیاهی اکسین آنزیم‌ای. سی. سی دآمیناز، افزایش حلالیت فسفر، افزایش حلالیت آهن با تولید سیدروفور، تثبیت نیتروژن اتمسفری، کنترل پاتوژن‌های گیاهی و انحلال ترکیبات نامحلول روی می‌باشد. سودوموناس‌ها از جمله باکتری‌هایی هستند که در همه خاکهای زراعی وجود دارند و دارای خصوصیات محرک رشدی مختلفی می‌باشند. موثر‌ترین دسته سودوموناس‌ها، سودوموناس‌های فلورسنت هستند.

اکسین فراوان‌ترین هورمون گیاهی است که توسط باکتریهای ریزوسفری به عنوان متابولیت ثانویه ترشح می‌شود. این هورمون نقش مهمی در توسعه سیستم ریشه‌ای و افزایش سطح جذبی ریشه‌ها دارد. آنزیم‌ای. سی. سی دآمیناز از ایجاد اتیلن تنشی در گیاهان ممانعت نموده و لذا تلقیح گیاهان با باکتریهای واجد این آنزیم باعث می‌شود که میزان تولید اتیلن در شرایط تنش کاهش یابد و به تبع آن رشد و نمو گیاه متعادل شود. تعدادی از باکتری‌های محرک رشد گیاه مواد کلات کنندهای با وزن مولکولی کم به نام سیدروفور ترشح می‌کنند که تمایل زیاد به جذب آهن دارند.

سیدروفور ترشح شده توسط باکتری با بخش اعظم آهن فریک موجود در خاک کمپلکس‌های پایدار تشکیل می‌دهد. این امر می‌تواند به تغذیه آهن گیاه کمک نموده و از طرف دیگر آهن را از دسترس قارچ‌های بیماریزا خارج نماید. باکتریهای حل کننده فسفات که در ریزوسفر به وفور یافت می‌شوند با ترشح اسیدهای آلی و فسفاتاز‌ها قادرند ترکیبات فسفاتی غیرمحلول را به شکل قابل استفاده برای گیاه درآورند. تلقیح گیاهان با میکروارگانیسم‌های حل کننده فسفات باعث افزایش جذب فسفر شده و به تبع آن رشد گیاهان افزایش می‌یابد. تعدادی از سویه‌های سودوموناس و باسیلوس می‌توانند ترکیبات نامحلول روی را به صورت محلول در آورند.

یکی از ویژگی‌های مهم سودوموناس‌های فلورسنت، که با توانایی بیوکنترل آن‌ها در ارتباط است، قدرت و توانایی آن‌ها در ایجاد تنوع فازی طی کلونیزاسیون ریزوسفر می‌باشد. تنوع فازی باکتریایی تفکیک یک جمعیت به زیر جمعیت‌های با تفاوت‌های ژنوتیپی و فنوتیپی است. تنوع فازی که اغلب در باکتری‌های گرم منفی به اثبات رسیده است بفرآیندی برگشت پذیر است که باعث ایجاد تغییرات فنوتیپی بالا توسط جهش‌هایی در دی. ان.‌ای می‌شود. مزیت اصلی تنوع فازی این است که به واسطه تغییر در بیان صفات یا به وسیله تفاوت در ویژگی‌هایی از صفات باعث بقای میکروارگانیسم‌ها شده و آن‌ها را قادر به سازگاری با شرایط مختلف محیطی و تغییرات ناگهانی اکوسیستم می‌سازد.

تنوع فازی به عنوان یک سیستم تنظیمی می‌تواند در تغییر برخی از خصوصیات باکتری مؤثر باشد. تنوع فازی در سودوموناس‌های فلورسنت طی فرآیند کلونیزاسیون ریشه پدید می‌آید که موجب پیدایش کلونی‌هایی با مورفولوژی متفاوت می‌شود. این کلونی‌ها زیر جمعیت‌هایی هستند که به باکتری اجازه می‌دهند در شرایط محیطی متفاوت مقداری از جمعیت خود را حفظ نموده و ریشه را کلونیزه کنند. پژوهش‌ها نشان دادند که رفتار بیوکنترل سودوموناس‌های فلوروسنت با توانایی تنوع فازی آن‌ها طی کلونیزاسیون ریزوسفر ارتباط مستقیم دارد. وجود مواد غنی در ریزوسفر این ناحیه را به یک محیط ناهمگن و رقابتی تبدیل می‌کند. میکروارگانیسم‌ها برای آنکه بتوانند در محیط استقرار یابند به دنبال ایجاد ویژگی‌هایی هستند که قدرت رقابت و میزان رشد و بقایشان را افزایش دهند.

منابع:

مقامی مرضیه، علمایی محسن، رسولی صدقیانی می‌رحسن، دردی‌پور اسماعیل. جداسازی و بررسی برخی از صفات محرک رشد گیاهی سودوموناس‌های فلورسنت بومی مزارع سویای استان گلستان. مجله الکترونیک مدیریت خاک و تولید پایدار: ۱۳۹۲، دوره ۳، شماره ۲ ; از صفحه ۲۵۱ تا صفحه ۲۶۴.

عباس‌زاده دهجی پیمان، ثواقبی غلامرضا، اسدی رحمانی هادی، رجالی فرهاد، فرح بخش محسن، متشرع‌زاده بابک، امیدواری مهتاب. تاثیر سودوموناس‌های فلورسنت بر افزایش انحلال ترکیبات روی و بهبود جذب آن توسط لوبیا (. Phaseolus vulgaris L). پژوهش‌های خاک (علوم خاک و آب): ۱۳۹۱، دوره ۲۶، شماره ۲ الف ; از صفحه ۱۹۵ تا صفحه ۲۰۶.

باقری فائزه، روحانی حمید، فلاحتی رستگار ماهرخ، صابری ریسه روح اله. بررسی پدیده تنوع فازی در سودوموناس‌های فلورسنت و نقش آن در کنترل قارچ بیمارگر Gaeumannomyces graminis var. tritici عامل بیماری پاخوره گندم. دانش گیاهپزشکی ایران (علوم کشاورزی ایران): ۱۳۹۰، دوره ۴۲، شماره ۲ ; از صفحه ۱۹۹ تا صفحه ۲۰۸

الهه اصل سلیمانی. ریزوباکتری‌های محرک رشد. ۱۳۹۵. اردیبهشت ماه. بنیاد تک. http://taq.ir/1395/02/19

این نوشته هم جالبه!

کارخانه سلولی مخمر جایگزین سوخت فسیلی

ما نیاز فراوانی برای جایگزین کردن سوخت های فسیلی با سوخت های پایدار و تمیز داریم. …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *