جداسازي، غربالگري و بررسي صفات محرك رشد گياهي ميكروارگانيسم هاي مقاوم به آرسنيك (V) & (III) و ارزيابي تاثير جدايه هاي برتر بر خصوصيات مرفولوژيك گياه پونه و گياه پالايي خاك آلوده به آرسنيك

Evaluation of plant growth promoting traits of arsenic resistant bacteria and their effect on morphological properties of Origanum vulgare plant in an arsenic-polluted soil

يكي از مهم ترين راه هاي افزايش راندمان گياه پالايي خاك هاي آلوده به فلزات سنگين استفاده از ميكروارگانيسم هاي محرك رشد گياهي مقاوم به اين فلزات مي باشد. اين ريزجانداران با بهبود رشد گياه و افزايش ميزان جذب فلزات سنگين مي توانند باعث افزايش ميزان پايش خاك هاي آلوده گردند. به منظور انجام اين تحقيق، چهار نمونه خاك آلوده به آرسنيك از اطراف معدن زرشوران شهرستان تكاب واقع در استان آذربايجان غربي تهيه و برخي خواص فيزيكي و شيميايي در آنها اندازه گيري گرديد. از خاك هاي تهيه شده ميكروارگانيسم هاي مقاوم به آرسنيك (III) و (V) جداسازي، غربالگري و بعضي از صفات محرك رشد گياهي آنها تعيين شد. در نهايت به منظور بررسي تاثير ميكروارگانيسم هاي مقاوم و داراي صفات محرك رشدي بالا بر روي صفات مرفولوژيكي گياه پونه، آزمايشي گلخانه اي در قالب طرح كاملاً تصادفي با سه تكرار انجام شد. در اين پژوهش از 4 نمونه خاك آلوده در مجموع 42 جدايه جداسازي شد و 19 جدايه متفاوت از نظر شكل، رنگ، حاشيه كلني و سرعت رشد انتخاب گرديد. نتايج آزمايش غربالگري نشان داد كه تمامي جدايه ها توانايي رشد در غلظت هاي مختلف آرسنيك سه ظرفيتي و پنج ظرفيتي را نداشتند. در ميان ميكروارگانيسم هاي جداسازي شده، جدايه هاي AHG-1، AHG-2 ، AHG-4 ، AHG-5 ،AHG-6 ، AHG-7 و AHG15 در همه ي غلظت هاي مورد بررسي آرسنيك سه ظرفيتي رشد كرده و در بين آنها جدايه هاي AHG-5، AHG-6 بيشترين رشد را نشان دادند. در خصوص آرسنيك پنج ظرفيتي جدايه هاي AHG-1،AHG-2، AHG-3 ،AHG-5،AHG-6،AHG-7، AHG10-، AHG-11و AHG-19 از جدايه ها ي مورد مطالعه در همه غلظت ها رشد نموده و از بين آنها جدايه ها ي AHG-6، AHG-7 ،AHG-5 بيشترين رشد را نشان دادند. نتايج حاصل از ارزيابي صفات محرك رشدي در 10 جدايه مقاوم به غظت هاي مختلف آرسنيك (III) و (V) نشان داد كه كليه اين جدايه ها توانايي توليد اكسين و توانايي حل كنندگي فسفات هاي معدني نامحلول را داشتند. متوسط ميزان توليد اكسين 38/1 ميلي گرم در ليتر و دامنه آن از 35/0 تا 41/3 ميلي گرم در ليتر بود. بيشترين و كمترين ميزان حل كنندگي فسفات هاي معدني نامحلول به ترتيب036/486 و 69/251 ميلي گرم در ليتر و مربوط به جدايه هاي AHG-7 و AHG-10 بود. 6 جدايه توانايي حل كنندگي تركيبات نامحلول روي را دارا بوند كه موثرترين جدايه در اين خصوص AHG-7 بود. توانايي توليد سيدروفور در 5 جدايه مشاهده گرديد كه جدايه AHG10 بيشترين ميزان اين متابوليت را توليد نمود. از 10 جدايه مورد مطالعه تنها سه جدايه در حد كم و يك جدايه در حد متوسط توانايي توليد سيانيد هيدروژن را داشتند. نتايج حاصل از آزمون گلخانه اي پژوهش نشان داد كه تلقيح گياه پونه با جدايه-هاي برتر موجب افزايش معني دار تعداد برگ، سطح برگ، طول ساقه، انشعابات ساقه، حجم ريشه، وزن تر ريشه، وزن خشك ريشه، وزن تر اندام هوايي در يك خاك آلوده به آرسنيك شد. نتايج نشان داد كه تاثير مايه زني گياه پونه با جدايه هاي مورد مطالعه بر غلظت آرسنيك ريشه و اندام هوايي و ميزان فاكتور انتقال آرسنيك در سطح احتمال يك درصد معني دار بود، طوري كه كاربرد جدايه هاي مورد مطالعه باعث افزايش چشمگير اين شاخص ها در گياه پونه گرديد. در اين پژوهش گياه پونه توانايي بالايي در انتقال عنصر آرسنيك از ريشه به اندام هوايي نشان داد. مي توان نتيجه گيري كرد كه جدايه هاي داراي صفات محرك رشد گياهي بالا و مقاوم به آرسنيك، با بهبود و افزايش رشد گياه پونه، افزايش ميزان جذب آرسنيك و فاكتور انتقال مي توانند در افزايش راندمان گياه پالايي يك خاك آلوده به آرسنيك با استفاده از اين گياه نقش مهمي ايفا نمايند. همچنين گياه پونه مي تواند در پايش سبز خاك آلوده به آرسنيك نقش مفيدي را ايفا نمايد.

Application of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) increases the efficiency of phytoremediation in heavy metal polluted soil. In the present study, four arsenic-polluted soil samples were collected from around the Zarshooran mine in Tekab city located in the west part of Azarbaijan province. Forty two isolates were isolated from soil samples and nineteen isolates were selected according to the shape, color, margin of colony and growth rate. AHG-1, AHG-2, AHG-3, AHG-4, AHG-5, AHG-6, AHG-7, AHG-10, AHG-11, AHG-15 and AHG-6 isolates grew well in all arsenic concentrations but AHG-5, AHG-6 and AHG-7 had the greatest growth. Results showed that all selected isolates were able to produce auxin and solubilize inorganic phosphorus. The range of auxin production was 0.35-3.41 mg/l and the average value was 1.38 mg/l. The highest and lowest ability of inorganic phosphate solubilizing were 486.036 and 251.69 mg/l belonging to AHG-7 and AHG-10 isolates respectively. Six isolates were capable of solubilizing inorganic Zn whereas AHG-7 isolate was the most effective one. The ability of siderophore production was observed among 5 isolates that AHG10 was the most effective one. Four of ten isolates were able to produce low and moderate amount of hydrogen cyanide. In addition, a greenhouse experiment was conducted to evaluate the effect of arsenic-resistant bacteria on morphological characteristics of Oregano plant in a completely randomized design with three replications. Results of the greenhouse test showed that inoculation of Oregano with superior isolates significantly increased the leaf number, leaf surface, stem length, stem splits, root volume, root wet weight, root dry weight, shoot wet weight, and shoot dry weight of in an arsenic-polluted soil. Results also revealed that inoculation of Oregano with studied isolates notably (P?0.01) increased root and shoot arsenic concentration and translocation factor. In this research Oregano plant showed great ability in transferring of arsenic from roots to shoots. It can be concluded that arsenic-resistant isolates with plant growth promoting ability increased the phytoremediation efficiency of arsenic-contaminated soil. It seems that Oregano can play a useful role in the remediation of arsenic-polluted soil.