بخشی از مقاله
چکیده
برنج غذای اصلی نیمی از مردم جهان و اغلب مردم کشورهای در حال توسعه است. این محصول یک سوم سطح زیر کشت جهانی غلات را در بر دارد و حدود 35 تا65 درصد کالری مصرفی 2/7 میلیارد نفر در جهان را تامین میکند. در این تحقیق تأثیر کود با یک جدایه از باکتری همیار - آزوسپریلوم - و دو جدایه از سیانوباکتر و اثر توأم آنها بر رشد و نمو گیاه برنج رقم فجر بررسی شد، برای جداسازی سیانوباکتر از برخی شالیزارهای مناطق غالب شمال و شمال شرق ایران نمونهبرداری صورت گرفت جدایه سیانوباکتر که دارای توانمندی تثبیت نیتروژن مولکولی بیشتری بود جداسازی و خالصسازی گردید. به این منظور آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کاملا تصادفی با 4 تکرار به اجرا در آمد. طوری که سطوح ارقام به صورت فاکتور سیانوباکتر در سه سطح - جدایه 1، جدایه 2 و شاهد - ، آزوسپریلوم در دو سطح - جدایه و شاهد - و کود در چهار سطح - شاهد، 30 در صد، 70 درصد و 100 درصد - بررسی گردید. در پایان، بررسی عملکرد گیاه برنج اندازهگیری و تجزیه آماری انجام شد. نشان داد که اثر توام بیشترین مقدار کود شیمیایی به همراه سیانوباکتر و آزوسپریلوم در افزایش عملکرد تأثیرگذار میباشد - . - P<0/01 در بین دو جدایه سیانوباکتر، جدایه 2 بیشترین تأثیر را بر افزایش عملکرد داشت - P< 0/01 - و آزوسپریلوم نیز بر روی رشد گیاه تاثیر نسبتا خوبی داشت ولی نسبت به سیانوباکتر تاثیر کمتری بر روی رشد گیاه داشت. تلقیح توام سیانوباکتر و آزوسپریلوم با کود شیمیایی، میزان عملکرد و اجزای عملکرد به طور معنیداری افزایش یافت. تلقیح سیانوباکتر به تنهایی و یا توأم با کود شیمیایی بطور معنیداری عملکرد دانه و کاه برنج را افزایش داد.
کلمات کلیدی: برنج، سیانوباکتر، آزوسپریلوم، عملکرد، اجزای عملکرد.
مقدمه
برنج غذای اصلی نیمی از مردم جهان و اغلب مردم کشورهای در حال توسعه است. این محصول یک سوم سطح زیر کشت جهانی غلات را در بر دارد و حدود 35 تا65 درصد کالری مصرفی 2/7 میلیارد نفر در جهان را تامین میکند. نظامهای تولید جدید این محصول نیازمند عملیات مدیریت کارامد، پایدار و از نظر محیطی سالم میباشند و در این نظامها نقش نیتروژن به عنوان یک عامل کلیدی برای رسیدن به عملکرد مطلوب در برنج انکارناپذیر است. استفاده از سیانوباکتریها بعنوان کود بین سالهای1960 تا 1972 اولین بار در هندوستان ابداع شد. بدلیل اهمیت جلبکهای سبز -آبی در افزایش محصول برنج تحقیقات زیادی در مورد تاکسونومی این موجودات در هند انجام شده است - Whitton and. - Potts 2000 سیانوباکترها گروه بسیار بزرگی از ریزجانداران هستند که در زیستگاههای مختلف از جمله آبهای شیرین، شور و خشکی وجود دارند. سیانوباکترها که پیشتر به جلبک سبز -آبی نیز معروف بودند یوباکتریهای گرم منفی هستند که سرتاسر جهان پراکندهاند، رشد و استقرار سیانوباکترهای هتروسیست دار در یک زیستگاه،عموماً تحت تأثیر عوامل فیزیکی و شیمیایی از قبیل، بافت خاک، رطوبت، و میزان مواد غذایی خاک قرار میگیرد . - Vijaya Baskara et al., 2010 -
دیس و همکاران - 2015 - گزارش کردند که سیانوباکترها به طور گسترده در زمینهای گرم و مرطوب از جمله زمینهای برنج یافت میشوند و نقش مهمی را در حاصلخیزی خاک ایفا میکنند. به علاوه آنها توانایی تولید فسفر و تثبیت نیتروژن اتمسفر را دارند. در تحقیق پورمندگاری مهرجردی و همکاران - 1390 - پس از انجام بررسیهای لازم، گونه Nostoc piscinale به عنوان قویترین و Nostoc spongiaeforme به عنوان ضعیفترین گونه از نظر تولید متابولیتهای ثانویه شناخته شدند.
از مشهورترین باکتریهای محرک رشد گیاه غیرهمزیست، میتوان به گونههای آزوسپریلوم اشاره نمود که با گیاهان تکلپه خانواده گندمیان از جمله گندم، برنج، ذرت، سورگوم، نیشکر، ارزن، چاودار و گیاهان علفی همچون پنجهمرغی و علف کالار - Leptochloafuscal - قادر به ایجاد پیوند همیاری بر روی ریشه گیاه هستند. نتیجه این همیاری علاوه بر تثبیت نیتروژن مولکولی، تولید سیدروفور و فیتوهورمونها میباشد. - محمدی - 1388سهم نیتروژن تثبیت شده توسط آزوسپریلوم بین 5 تا 18 درصد کل افزایش رشد گیاه را شامل میشود. اثرات مفید این باکتری بر روی محصولات زراعی چه در محیط گلخانه و چه در مزرعه به اثبات رسیده است. اکثر گونههای جنسAzospirillum موادی را ترشح میکنند که باعث تحریک رشد گیاه شده است. به علاوه افزایش جذب فسفر، تثبیت نیتروژن مولکولی، تولید هورمونهای رشد گیاه نظیر اکسین وIBA و غیره از اثرات باکتریهای جنسAzospirillum میباشد.
همچنین این جنس با همکاری سایر باکتریها میتواند به انتشار و چرخه عناصر در خاک سرعت بخشد.
مواد و روشها
نمونه برداری، انتخاب و تکثیر مایه تلقیح اختصاصی: این پژوهش در دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با عرض جغرافیایی 36 درجه و 50 دقیقه شمالی و طول 54 درجه و 23 دقیقه شرقی که در شمال کشور واقع شده است اجرا گردید و بصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در چهار تکرار اجرا شد، به طوری که سیانوباکتر در سه سطح جدایه 1، جدایه 2 و شاهد - محیط کشت - فاکتور آزوسپریلوم در دو سطح جدایه آزوسپریلوم و شاهد - محیط کشت - و کودهای شیمیایی - - NPK در چهار سطح صفر درصد - شاهد - ، 30 درصد، 70 درصد و صد درصد - کود کامل - بر اساس مصرف توصیه شده مورد بررسی قرار گرفت. خاک مورد نظر از دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی آورده و در هر گلدان 4 کیلو خاک ریخته و مراحل آماده سازی و ایجاد شرایط غرقاب دائم در گلدانها انجام گرفت.
باکتری آزوسپریلوم مورد نظر از کلکسیون میکروبی دانشگاه گرگان برداشته شده و در آزمایشگاه بخش بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان فرموله و سوسپانسیون آن تهیه شد به طوری که بر روی پلیتهای حاوی محیط کشت NFb شامل 4:Fe-EDTA - 1/64% - میلیلیتر، 4/8 :KOH گرم، 0/02 :CaCl2,2H2O گرم، 5 :Dl-Malic acid گرم، 0/5 :K2HPO4 گرم، 0/2 :MgSO4,7H2O گرم، 0/1 :NaCl گرم، 2 :Bromthymo blue solu. 0/5% in 0/2 N KOH میلیلیتر، 16 :Agarگرم - کشت داده شده و بعد از اطمینان از خلوص جدایه آزوسپریلوم به دو ارلن که هر کدام حاوی یک لیتر محیط NFb مایع بودند، برده شده و ارلن به مدت 72 ساعت در دمای 28 درجه سانتیگراد بر روی شیکر با دوران 120 دور در دقیقه قرار گرفتند. جمعیت باکتریهای آزوسپریلوم به روش Plate Count در هر میلیلیتر 8/9× 107 واحد تشکیلدهنده کلون - CFU/ml - برآورد شد.
از خاک مناطق مختلف شمال شرق کشور و شمال ایران 78 نمونه برداشته شده و به آزمایشگاه میکروبیولوژی گروه زیست شناسی دانشکده علوم پایه دانشگاه فردوسی مشهد انتقال داده شده است و کشت نمونه خاک مطابق روش کشت سیانوباکترهای خاکزی انجام گرفت. برای جداسازی اولیه 1 گرم از هر نمونه خاک به 9 میلیلیتر آب استریل اضافه و بعد از همگنسازی یک میلیلیتراز محلول رویی برداشته و به ارلنهای 150 میلیلیتر حاوی 50 میلیلیتر محیط کشت BG-11 منتقل گردید. محیط مایع BG-11 شامل ترکیبات زیر میباشد: 0/04 : K2HPO4 گرم، 0/075 : MgSO4 .7H2O گرم، 0/036 : CaCl2.2H2O گرم، اسید سیتریک : 0/006 گرم،فریک آمونیوم سیترات : 0/006 گرم، 0/001 : EDTA گرم، 0/02 : NaCO3 گرم در یک لیتر آب مقطر به همراه یک میلیلیتر از محلول عناصر کمیاب. محیطBG-11 تلقیح شده حدود 2-3 هفته در انکوباتور با دمای 20 درجه سانتیگراد دارای لامپ مخصوص رشد سیانوباکترها قرار داده شد. - پورمندگاری مهرجردی،. - 1390 بعد از رشد سیانوباکتر به پتری حاوی محیط کشت جامد BG- - 11با افزودن 1/5 آگار - منتقل و خالصسازی شد. در اتاقک مخصوص رشد سیانوباکترها، که اتاقک شیشهای با چند لامپ فلورسنت سفید که در فاصله مشخصی از سطح نمونه در بخش بالایی آن است قرار داده شد - پورمندگاری مهرجردی ،. - 1390 جهت جداسازی سیانوباکترهای تثبیت کننده نیتروژن از همان محیط کشت BG-11 که فاقد منبع نیتروژن بود استفاده شد و دو جدایه که توانایی تثبیت نیتروژن بیشتری داشتند، انتخاب کرده و بعد از تهیه سوسپانسیون به دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انتقال داده شد.
نشاءهای رقم فجر را در مرحله 3-4 برگی در سوسپانسیون سیانوباکتر های جدایه 1 و 2 به مدت 2-3 ساعت قرار داده و بعد اقدام به نشاءکاری شد و بعد از گذشت سه روز به میزان 180 کیلو گرم کود اوره و 120 کیلو گرم کود فسفره در آب مقطر حل و طبق تیمار مربوط به کودهای شیمیایی به گلدانها اضافه شد و در همان روز نیزاز محیط کشت بدون آزوسپریلوم و سوسپانسیون آزوسپریلوم و جدایه 1 و 2 سیانوباکتر و محیط کشت بدون سیانوباکتر به مقدار 3 میلی لیتر به هر گلدان اضافه گردید. در این آزمایش صفاتی مانند عملکرد شلتوک، شاخص برداشت، زیست توده، تعداد برگ، تعداد پنجه، طول ساقه و غلظت عناصر غذائی مانند درصد
