بررسي صفات فنوتيپي و برخي خصوصيات محرك رشدي باكتري‌هاي ريزوبيومي جداسازي شده از گره‌هاي ريشه‌اي سويا

سابقه و هدف: تثبيت زيستي نيتروژن فرآيندي است كه با تبديل نيتروژن مولكولي هوا به شكل قابل استفاده گياه مي‌تواند تا اندازه زيادي جايگزين كودهاي شيميايي نيتروژني شود. از سوي ديگر، خاك‌هاي آهكي به‌دليل pH بالا معمولاً حاوي مقادير كمي از عناصر غذايي قابل استفاده گياه بوده و استفاده از باكتري هاي ريزوسفري محرك رشد گياه مي‌تواند قابليت استفاده عناصر غذايي را بهبود بخشد. تشكيل گره به‌وسيله باكتري هاي ريزوبيومي در سويا و برقراري همزيستي آن‌ها متاثر از عوامل مختلفي در خاك است. هدف از اين پژوهش جداسازي و غربالگري باكتري‌هاي ريزوبيومي همزيست با گره‌هاي ريشه اي سويا، ارزيابي توان مقاومت به برخي از تنش ها و توان توليد برخي متابوليت هاي محرك رشد و بازدارنده عوامل بيماريزا در باكتري هاي منتخب بود. مواد و روش‌ها: گره هاي ريشه اي سويا از 21 مزرعه در نقاط مختلف استان گلستان جمع آوري شدند. گره‌هاي ريشه‌اي سالم با استفاده از اتانول 95 درصد (30 ثانيه) و سپس غوطه وركردن آنها در هيپوكلريت سديم 5/2 درصد به‌مدت 3-2 دقيقه ضدعقوني سطحي شده و در نهايت 7 بار با استفاده از آب مقطر استريل شستشو شدند. گره‌هاي استريل با استفاده از يك ميلي ليترآب استريل در لوله هاي آزمايش له شده و سوسپانسيون حاصل در محيط كشت YMA حاوي كنگو رد كشت داده شد. پليت هاي تلقيح شده در دماي 28 درجه سلسيوس به‌مدت 6-3 روز خوابانيده شدند. آزمون گره‌زايي گياه با استفاده از 21 جدايه ريزوبيومي و در گلدان‌هاي شني انجام پذيرفت. جدايه‌هاي مختلف ريزوبيومي از نظر تحمل به تنش ها (شوري، خشكي، دما)، مقاومت به علف‌كش‌ها و آنتي‌بيوتيك‌ها، توليد آنزيم‌هاي هيدروليتيك، سيدروفور و سيانيد هيدروژن غربالگري شدند. يافته‌ها: تست گره‌زايي نشان داد كه تنها 11 جدايه از 21 جدايه مورد بررسي بر روي ريشه‌هاي گياه سويا گره تشكيل دادند. فقط سه جدايه سيدروفور توليد نموده و هيچ‌يك از جدايه‌ها توان توليد سيانيد هيدروژن را نداشتند. نتايج نشان داد كه همه جدايه‌ها تا 5 درصد NaCl را تحمل نمودند. ارزيابي تحمل دمايي نشان داد كه تنها جدايه‌هاي 2 و 16 به دماي 42 درجه سلسيوس حساس بوده و بقيه جدايه ها به خوبي در اين دما رشد نمودند. همه جدايه‌هاي مورد بررسي به آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين حساس بوده در حالي‌كه آنتي بيوتيك هاي كلرامفنيكل و استرپتومايسين اثر بازدارندگي بر رشد جدايه هاي ريزوبيومي نداشتند. اثر بازدارندگي علف‌كش تريفلورالين بر رشد جدايه‌هاي مورد بررسي ريزوبيوم بيش‌تر از سوپر‌گالانت بوده و تنش خشكي اعمال شده به‌وسيله پلي اتيلن گليكول تاثير منفي بر رشد جدايه‌هاي ريزوبيومي داشت و شدت آن به سطح خشكي و جدايه ريزوبيومي بستگي داشت. توانمندي ترشح آنزيم‌هاي هيدروليتيك نشان داد كه 2/14، 8/42 و 6/47 در صد از جدايه‌ها به‌ترتيب آنزيم‌هاي آلفا- آميلاز، سلولاز و پروتياز توليد نمودند. نتيجه‌گيري: ويژگي‌هاي محرك رشدي در جدايه هاي باكتريايي بررسي شده در اين پژوهش نشان داد كه برخي از جدايه‌ها توانايي بهره‌گيري بالقوه به‌عنوان باكتري افزاينده رشد گياه را دارا مي باشند. آن دسته از جدايه هاي توانمند در توليد سيدروفور و ترشح آنزيم هاي پروتياز، آميلاز و سلولاز و هم‌چنين جدايه هاي توانمند جهت رشد تحت شرايط تنشي مختلف مي توانند به‌عنوان جدايه هاي بالقوه در توليد مايه تلقيح جهت بررسي توانمندي تثبيت نيتروژن آن‌ها در سيستم همزيستي سويا- ريزوبيوم در كشت گلداني و مزرعه اي مورد استفاده قرار گيرند.

Background and Objectives: Nitrogen fixation is a biological process, which provides atmospheric nitrogen in usable form for plants, and satisfies the plants N requirement and can replace chemical nitrogen fertilizers in high proportion. On the other hand, calcareous and soils with high pH have usually small amounts of nutrients in available forms and use of plant growth promoting rhizobacteria can increase the availability of nutrients. Soybean nodulating rhizobia and establishment of their symbiosis is affected by different factors in soil. The objective of this research was to isolate and screen the root nodule rhizobia of soybean and evaluation of their resistance to some stresses and capability production of some growth promotion metabolites and biocontrol agents in selected bacteria. Materials and Methods: Soybean root nodules have been collected from 21 different fields in various zones of Golestan province, Iran. Root nodules surface sterilization was performed by immersing intact nodules for 30 seconds in 95% alcohol and immediately transferred into 2.5% sodium hypochlorite for 2-3 minutes and finally were rinsed seven times by sterile distilled water. The sterilized nodules were crushed using 1 ml of sterile water in test tube and the slurry was streaked on Yeast Extract Mannitol Agar (YMA) containing Congo red. The inoculated petri plates were incubated at 28 °C for 3-6 days. Plant nodulation test was done with 21 rhizobial isolates under sand condition in pot experiment. The different rhizobial isolates were screened for stresses tolerance (salinity, drought, temperature), herbicide and antibiotics resistance, production of hydrolytic enzymes, siderophore and hydrogen cyanid (HCN). Results: Nodulation assay showed only 11 of 21 isolated strains formed nodule on soybean roots. Only three of the isolates produced siderophore and none of them showed HCN production capability. The results showed that all the strains tolerated up to 5% NaCl. Evaluation of tolerance to temperatures showed that only isolates No. 2 and 16 were sensitive to 42 °C and the other strains grew well at high temperature. All the isolates were sensitive to tetracycline antibiotic while no inhibitory effect of the chloramphenicol and streptomycin was observed on growth of rhizobial isolates. Between two herbicides Trifluralin showed more inhibitory effect on rhizobial growth than Gallant super. Drought stress imposed by polyethylene glycol affect negatively the rhizobial growth and the severity effect depends on rhzobial isolates and drought levels. Capability of hydrolytic enzymes secretion showed that 14.2, 42.8 and 47.6% of the isolstes produced ?-amlyase, cellulose and protease, respectively. Conclusion: Plant growth promotion characteristics of bacterial isolates, in this research, showed that some of the isolates had the potential to be used as PGPB. Those isolates capable to produce siderophore and protease, amylase and cellulase secretion as well as have the ability to grow under various stresses conditions, could be used as potential isolates in inoculum production to evaluate their nitrogen fixation in soybean–rhizobium symbiosis under pot and field culture.