بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش تأثیر برخی ریزوباکتریهای رشد گیاهی بر بهبود صفات رشدی گوجه فرنگی مورد ارزیابی قرار گرفت. پژوهش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با ده جدایه باکتری و یک شاهد و پنج تکرار به اجرا درآمد. ویژگیهای عملکردی وزن خشک ریشه، وزن خشک ساقه و ارتفاع بوته اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که برخی باکتریهای استفاده شده اثرات معناداری در سطح پنج درصد در مقایسه با تیمار شاهد نشان دادند. بیشترین میانگین وزن خشک ساقه در خاک تلقیح شده با سویه P2 مشاهده شد. تعیین توالی 16s rDNA نشان داد که این سویه متعلق به گونه Bacillus megaterium است. بیشترین وزن خشک ریشه در خاک تلقیح شده با سویه B124 بود که متعلق به گونه Achromobacter sp. است. همچنین، بیشترین ارتفاع بوته مربوط به Pseudomonas geniculate و Achromobacter sp. بود. بر اساس این نتایج، تلقیح ریشه گیاه با باکتریهای محرک رشد میتواند منجر به بهبود و افزایش عملکرد گیاه گوجه فرنگی شود.
مقدمه
در سالهای اخیر، استفاده از روشهای زیستی در مقایسه با روشهای شیمیایی به دلیل عدم آلوده شدن منابع زیرزمینی و عدم آلودگیهای زیست محیطی رو به افزایش است . - Hassen and Labuschagne, 2010 - ریزوباکتریهای محرک رشد گیاهان - PGPR - ، آنچنان که از نام آنها پیداست، باعث افزایش و ارتقاء رشد گیاهان میشوند. این باکتریها به صورت آزادزی بوده و کاربرد آنها از جمله مهمترین روشهای زیستی است که میتوان برای افزایش عملکرد گیاهان از آنها استفاده کرد ریزوباکتریهای محرک رشد گیاهان میتوانند با افزایش سرعت جوانهزنی، افزایش وزن بوته و افزایش عملکرد به تقویت گیاه کمک کنند. این باکتریها همچنین میتوانند به طور مستقیم از طریق تثبیت نیتروژن، تولید مواد تنظیم کننده رشد گیاه، افزایش قابلیت جذب عناصر غذایی مختلف برای گیاه، ویتامینها و مواد محرک رشد گیاه و یا غیر مستقیم به صورت تولید آنتی بیوتیک، رقابت با گونههای مضر از طریق اشغال ریشه، تولید آنزیمهای تجزیه کننده دیواره سلولی قارچهای بیماریزای گیاهی، باعث ایجاد مقاومت سیستماتیک در گیاه و افزایش مقاومت گیاه به تنشها و در نتیجه موجب افزایش رشد و عملکرد گیاه شوند افزایش رشد و عملکرد گیاهان مختلف پس از تلقیح با انواع باکتریهای افزایش دهنده رشد - PGPR - در مطالعات مختلف به اثبات رسیده است. در مطالعات مختلف، نقش مؤثر باکتریهای افزایش دهنده رشد گیاهی بر رشد گوجه فرنگی، فلفل، کلزا، باقلا و کاهو در شرایط مختلف مورد بررسی واقع شده است . - Zahir et al., 1998; Mayak et al. 2004a - برای مثال در پژوهشی رخزادی - 1387 - نشان داد که تلقیح گیاه نخود با باکتری سودوموناس فلورسنس سبب بهبود رشد و عملکرد این گیاه در مقایسه با شاهد گردید. همچنین در پژوهشی دیگر بانچیو و همکاران - 2008 - نشان دادند که تلقیح گیاه Origanum majorana با جدایههای Pseudomonas fluorescens و Bradyrhizobium sp. باعث افزایش معنادار در وزن خشک ریشه و اندام هوایی و بسیاری از ویژگیهای عملکردی دیگر این گیاه در مقایسه با شاهد شد. کارآیی مفید این باکتریها سبب شده که امروزه بسیاری از کودهای بیولوژیک براساس باکتریهای افزایش دهنده رشد که شرایط مناسبی را برای افزایش عملکرد گیاه میزبان به وجود میآورد ساخته شوند . گوجه فرنگی با نام علمی Solanum lycopersicum از خانواده Solanaceae میباشد که از مهمترین محصولات باغی جهان به شمار میرود. این گیاه بیش از 25 درصد تولیدات باغی جهان را به خود اختصاص داده و به دلیل داشتن مواد معدنی فراوان، ویتامینها و ترکیبات آنتی اکسیدانی نقش مهمی در رابطه با سلامتی انسان ایفا میکند. همچنین محتوای بالای کاراتن در گوجه فرنگی باعث شده که این محصول از اهمیت فراوانی در زنجیره غذایی بشر برخوردار باشد - Bakr et al., . - 2017 سطح برداشت گوجهفرنگی در کشور حدود 154هزار هکتار برآورد شده است. میزان تولید این محصول درکشور 6174182 کیلوگرم میباشد . - FAO, 2013 - با توجه به مطالب گفته شده و اهمیت استراتژیک محصول گوجهفرنگی در زنجیره غذایی، استفاده از روشهای مختلف به خصوص روشهای زیستی برای افزایش عملکرد و دستیابی به حداکثر تولید ضروری به نظر میرسد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر تلقیح گیاه گوجه فرنگی با جدایههای مختلف باکتری افزایش دهنده رشد روی عملکرد گیاه گوجه فرنگی در شرایط گلخانهای میباشد. به همین منظور در این پژوهش، تغییرات وزن خشک ساقه، تغییرات وزن خشک ریشه و طول اندام هوایی - ساقه - گیاه گوجه فرنگی پس از تلقیح با جدایههای مختلف باکتریهای باسیلوس، سودوموناس، آکروموباکتر و استنوتروفوموناس در قالب کشت گلدانی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش ها
این پژوهش به منظور بررسی تأثیر باکتریهای محرک رشد بر رشد و عملکرد گیاه گوجه فرنگی و تعیین مناسب ترین جدایه از بین جدایههای انتخابی در گلخانه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی در استان کرمانشاه انجام شد. از گیاه گوجه فرنگی رقم کارون در تلقیح با باکتریها استفاده شد. پیش از کشت گیاه گوجه فرنگی، آزمون تجزیه خاک شامل اندازه گیری بافت خاک به روش هیدرومتری، اندازه گیری هدایت الکتریکی با دستگاه هدایتسنج و واکنش خاک - pH - با روش گل اشباع، کربن آلی به روش والکی- بلاک، فسفر قابل جذب به روش اولسن و کربنات کلسیم معادل به روش ریچاردز انجام شد.
برای انتخاب جدایهها نیز از ده جدایه باکتری که فعالیت افزایش رشدی آنها روی گیاهان مختلف به اثبات رسیده بود استفاده شد. جدایهها از کلکسیون باکتریهای پروبیوتیک گیاهی گروه گیاهپزشکی دانشکده کشاورزی رازی انتخاب شدند. نام کامل جدایههای انتخاب شده در جدول 1 آورده شده است.
جدول -1 جدایههای استفاده شده و نام اختصاری آنها
بذر گوجه فرنگی با هیپوکلریت سدیم به مدت یک دقیقه ضدعفونی سطحی شده و بعد از شستشو با آب مقطر، روی کاغذ صافی مرطوب انتقال داده شدند و این مجموع در دمای 27 درجه نگهداری شد. بعد از جوانهزنی، بذرها به مدت 20 دقیقه در سوسپانسیون جدایههای باکتری غوطهور شده و سپس درون گلدانهای محتوی خاک زراعی و ماسه به نسبت حجمی1:2 کاشته شدند - شریفی و همکاران، . - 1387 به منظور تکثیر باکتری از محیط کشت آبگوشت غذایی استفاده شد. شرایط رشد در دمای 30 درجه سلسیوس و با همزدن 120 دور در دقیقه و به مدت 36 ساعت بهینه گردید. از جدایههای باکتری به مقدار109 سلول باکتری در میلیلیتر آب مقطر سترون سوسپانسیون تهیه شد. چهل روز پس از کاشت، بوتههای گوجه فرنگی جمع آوری و وزن خشک اندام هوایی و ریشه و طول بوتهها اندازه گیری شد. وزن خشک گیاه با آون خشک کردن نمونههای گیاهی به مدت 72 ساعت در دمای 70 درجه سانتی گراد اندازهگیری شد.
شناسایی مولکولی جدایهها
استخراج DNA با روش لیز قلیایی انجام شد، سپس قطعه 16SrDNA با طول 1500 جفت باز با استفاده از پرایمرهای 27F - 5-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3 - و - 1492R - 5-TACGGYTACCTTACGACTT-3 تکثیر شد. یک قطعه تکثیر شده برای تعیین توالی به شرکت Bioneer کره جنوبی فرستاده شد. توالیهای به دست آمده با استفاده از نرم افزار Bioedit ویرایش شدند و با استفاده از پایگاه NCBI جدایهها شناسایی شدند - رنجبر و همکاران، . - 1394 پس از جمع از جمعآوری دادهها، تجزیه و تحلیل آماری با نرم افزار SAS 9.1 و در سطح احتمال %5 پردازش گردید. ابتدا نرمال بودن داده ها توسط آزمون کولموگروف-اسمیرنوف مورد بررسی قرار گرفت. سپس آنالیزهای مقایسه ای توسط آزمون توکی انجام شد.
نتایج و بحث
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در این پژوهش در جدول 2 خلاصه شده است.
جدول-2 متغیرهای فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شده در خاک
تأثیر باکتریهای محرک رشد بر عملکرد گیاه گوجه فرنگی
نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل دادههای حاصل از تلقیح گونههای مختلف باکتری با خاک مورد نظر نشان داد برخی گونه-ها در سطح 5 درصد از اختلاف معنادار در مقایسه با شاهد برخوردار بودند. مقایسه میانگین وزن خشک اندام هوایی نشان داد که بیشترین میانگین مربوط به خاک تلقیح شده با باکتری P2 و 40 به ترتیب با مقادیر 1/9 و 1/84 گرم بود که در سطح 5 درصد در مقایسه با شاهد با مقدار 1/52 گرم افزایش را نشان داد. پس از این گونهها، باکتریهای گونه B11، B19، B124 ، 19، D3، D4 و D1 نیز به ترتیب با مقادیر 1/68، 1/68، 1/66، 1/66، 1/58، 1/56 و 1/54 گرم سبب افزایش وزن خشک اندام هوایی شده بودند اما اختلاف میانگین آنها در مقایسه با شاهد معنادار نبود. همچنین گونه B71 با مقدار 1/42 گرم در گلدان باعث کاهش میانگین وزن خشک اندام هوایی در مقایسه با شاهد گردید مقایسه میانگین وزن خشک ریشه نشان داد که بالاترین میانگین وزن خشک مربوط به خاک تلقیح شده با سویه B124 با مقدار 0/7 گرم در گلدان بود که از اختلاف معنادار 5 درصدی در مقایسه با شاهد با مقدار 0/48 گرم در گلدان برخوردار بود. پس از باکتری B124، خاک تلقیح شده با باکتری گونه P2 نیز با مقدار 0/68 گرم در گلدان از اختلاف معنادار 5 درصدی در مقایسه با شاهد برخوردار بود. خاکهای تلقیح شده با باکتریهای گونه 40، B11، 19، D1، B19 و D3 نیز با مقادیر به ترتیب 0/58، 0/58، 0/56، 0/54، 0/5 و 0/5 گرم از میانگین وزن خشک ریشه بالاتری در مقایسه با شاهد برخوردار بودند اما این اختلافها در مقایسه با شاهد معنادار نبود. خاکهای تلقیح شده با باکتریهای گونه B71 و D4 با مقادیر به ترتیب 0/44
