عنوان پایان‌نامه
بررسی تولید اکتوئین درتعدادی از باکتری های پروبیوتیک گیاهی و نقش آن در افزایش کارآئی Pseudomonas fluorescens UTPF۵
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6565;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70972
- تاریخ دفاع
- ۰۶ آبان ۱۳۹۴
- دانشجو
- ارغوان کمالی
- استاد راهنما
- مسعود احمدزاده
- چکیده
- شوری یکی از مشکلات جدی زیست¬محیطی است که سبب تنش¬های اسمزی و کاهش رشد و میزان محصول در کشت آبی مناطق خشک و نیمه¬خشک می¬شود. استفاده از عوامل بیوکنترل متحمل به نمک، در توسعه استراتژی¬های حفاظت از گیاهان علیه قارچ¬های بیماریزای گیاهی در خاک¬های شور، مفید است. به منظور سازگاری با شرایط فرااسمزی، میکروارگانیسم¬ها مقادیر زیادی از اسمولیت¬های آلی را تجمع می¬دهند. به این ترکیبات، محلول¬های سازگار گفته می¬شود و زمانیکه میکروارگانیسم در محیط فرواسمزی قرار می¬گیرد آن-ها را به محیط رها می¬کند. تجمع این ترکیبات چه از طریق سنتز دی¬نوو و چه از طریق جذب مستقیم از محیط، یک مکانیسم سازگاری با محیط دارای اسملاریته زیاد است که به صورت تکاملی در میکروارگانیسم¬ها حفاظت شده است. اکتوئین یکی از مثال¬های مهم محلول¬های سازگار در دمین باکتری¬ها است و توانایی سنتز آن به عنوان یک محافظ تنش اسمزی، در میان اعضای جنس باسیلوس وجود دارد. در زمینه ارتباط میان اکتوئین¬ها و توانایی کنترل زیستی باکتری¬های پروبیوتیک گیاهی تا کنون پژوهشی انجام نشده است. بنابر¬این مهمترین هدف این پژوهش، یافتن ارتباط میان اکتوئین¬ها و مکانیسم¬های بیوکنترل باکتری¬ها در تنش شوری و در شرایط in vitro است. در نخستین مرحله از این پژوهش میزان تحمل 24 سویه باکتری به شوری و تغییر دما تعیین و با توجه به این میزان و خاصیت آنتاگونیستی آن¬ها علیه دو قارچ خاکزاد Fusarium solani و Phytophthora drechsleri، تعداد 7 سویه برای انجام آزمایشات بعدی انتخاب شد. در مرحله بعد آزمون کشت متقابل دو قارچ مذکور و باکتری¬های رشد¬یافته در حضور اکتوئین و هیدروکسی-اکتوئین به همراه سه غلظت NaCl انجام و سویه¬های Bacillus amyloliquefaciens UTB96 و Pseudomonas fluorescens UTPF5 انتخاب شدند. سپس اثر اکتوئین و هیدروکسی¬اکتوئین خارجی به همراه سه غلظت مختلف نمک بر جمعیت سویه¬ها، تولید آمیلاز، سلولاز، کیتیناز، لیپاز، پروتئاز، سیانید¬هیدروژن، سیدروفور و تشکیل بیوفیلم تعیین شد. در بخش دیگری از این پژوهش پس از بررسی توانایی تولید اکتوئین و هیدروکسی¬اکتوئین در تعدادی از سویه¬های متحمل به شوری و تغییر دما با استفاده از دستگاه HPLC، سویه UTB96 انتخاب و اثر شوری و دما در تلفیق با اکتوئین و هیدروکسی¬اکتوئین خارجی بر تولید اکتوئین¬ها در سویه مذکور سنجیده شد. در نهایت با ا
- Abstract
- Abstract Salinity is one of the serious environmental problems that cause osmotic stress and reduction in plant growth and crop productivity in irrigated areas of arid and semiarid regions. The use of salt-tolerant biocontrol agents may be useful in developing strategies to protect plants against phytopathogenic fungi in saline soils. To survive osmotic stress, the cells need to adapt accumulating specific solutes under hyperosmotic conditions and releasing them under hypoosmotic conditions. These solutes are often referred to as compatible solutes. Accumulation of compatible solutes either by uptake from the medium or by de novo synthesis is a common adaptation mechanism under high osmolarity conditions which is evolutionarily conserved in microorganisms. One of the important example of these solutes in domain of bacteria is ectoine. The ability of ectoine biosynthesis as an osmoprotectant is Widespread in Bacillus species. There is not any publication about the relationship between ectoines and biocontrol ability of plant probiotic bacteria. Therefore, the most important goal of this study is finding the link between ectoines and biocontrol mechanisms in bacteria under salt stress in vitro. In the first step, tolerance of 24 bacterial isolates to salt and temperature shifts was tested and 7 isolates were chosen. Then dual culture of two soil-born fungi, Fusarium solani and Phytophthora drechsleri and bacteria grown in presence of ectoine and hydroxyectoine with 3 NaCl concentrations (0, 150 and 300 mM) was done and Pseudomonas fluorescens UTPF5 and Bacillus amyloliquefaciens UTB96 were selected. Then the effect of ectoine, hydroxyectoine and NaCl on bacterial population, amylase, cellulase, kitinase, lipase, protease, hydrogen-cyanide and siderophore production and biofilm formation was investigated. In other part of current study, after investigation on ectoines production in some tolerant isolates to salt and temperature shifts by the use of HPLC, B. amyloliquefaciens UTB96 were selected and the effect of salt and temperature shifts in combination with exogenous ectoine and hydroxyectoine on its ectoines production was figured out. Finally detection of key ectoine biosynthesis gene (ectC) in mentioned strain was done using primer design with ectC sequence in different Bacillus species as template. According to result obtained from this study, Bacillus isolates were divided into two groups, high and moderate salt tolerant. Evolutionary relationship of these isolates revealed that there is a link between salt tolerance and evolution. In current study growth inhibition of both fungi by all 6 bacterial isolates was decreased in presence of 300 mM NaCl. In the other hand, ectoine and hydroxyectoine adjusted biocontrol drop caused by 300 mM NaCl in all isolates. Ectoin and hydroxyectine probably adjusted salinity-caused reduction in biocontrol activity by effect on amylase production and biofilm formation in B.amyloliquefaciens UTB96 and by effect on lipase and hydrogen cianid production and biofilm formation in P. fluorescens UTPF5. HPLC results in this article indicated that UTB96 is capable of ectoine and hydroxyectoine production. There was a positive relation between ectoine production and salinity in this strain. In addition exogenous ectoine and hydroxyectoine lead to a growth in ectoines accumulation. It seems that the great part of this increase may be due to ectoines uptake by bacterial cells. Hydroxyectoine accumulation increased in 45oC but temperature shifts did not affect ectoine production. Totally the best condition for ectoines accumulation (synthesis and uptake) is bacterial growth in 45oC and in a medium contains 300 mM NaCl and exogenous ectoine and hydroxyectoine. Based on results obtained from this study, the use of antagonist which have the ability to accumulate ectoines may reduce negative effect of salt stress on bacterial biocontrol activity. Key words: ectoine, hydroxyectoine, salinity, biocontrol, P. fluorescens UTPF5, B. amyloliquefaciens UTB96
