دوره 10، شماره 20 - ( پاییز و زمستان 1401 1401 )
جلد 10 شماره 20 صفحات 10-1 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Ashnavar M, Rahnama K, Khoshhal Sarmast M. (2022). The Role of Endophytic Fungi Isolated from Native Iranian Yew (Taxus baccata) in Biological Control of Fusarium oxysporum. ifej. 10(20), 1-10. doi:10.52547/ifej.10.20.1
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-450-fa.html
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-450-fa.html
آشناور محبوبه، قاسم نژاد عظیم، راهنما کامران، خوشحال سرمست مصطفی. نقش قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده از سرخدار بومی ایران (Taxus baccata) در کنترل زیستی قارچ بیمارگر Fusarium oxysporum بوم شناسی جنگل های ایران (علمی- پژوهشی) 1401; 10 (20) :10-1 10.52547/ifej.10.20.1
دانشگاهگروه علوم باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران
چکیده: (1791 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: درخت سرخدار از سوزنی‌برگان بومی ایران است. این گیاه منبع اصلی داروی ضد سرطان تاکسول می‌باشد. تحقیقات نشان داده که سرخدار با قارچ‌های درون‌زی همزیستی دارد. این اندوفیت‌ها با تولید متابولیت‌های ثانویه‌ای که در اختیار میزبان خود قرار می‌دهند سبب افزایش دسترسی مواد غذایی، مقاومت به آفات، بیماری‌ها و تنش‌های محیطی می‌شوند. جداسازی و توصیف این نوع از ریزجانداران می‌تواند در جهت کشف گونه‌های جدیدی با پتانسیل تولید ترکیبات ضدمیکروبی مهم باشد. بنابراین، پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر قارچ‌کش‌های سیستمیک و اثرات آنتاگونیستی قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده از سرخدار علیه قارچ بیمارگر Fusarium oxysporum صورت پذیرفت.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انجام شد. برای جداسازی اندوفیت‌ها از دو گروه از گیاهان استفاده شد که شامل گیاهان تیمار شده با قارچکش سیستمیک (رورال-TS و فوزتیل آلومینیوم) و شاهد بود. اعمال تیمارها به صورت محلول‌پاشی برگی و در سه دوره به فاصله هفت روز انجام گردید. پس از اتمام محلول‌پاشی، از بخش‌های ریشه، ساقه و برگ گیاهان آزمایشی جهت جداسازی اندوفیت استفاده شد. از اندوفیت‌های جداسازی شده منتخب نیز جهت تعیین درصد بازدارندگی علیه بیمارگر F. oxysporum استفاده شد. در نهایت شناسایی مولکولی سویه‌های منتخب و تأثیرگذار از قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده انجام شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که تمامی قارچ‌های اندوفیت جداشده از گیاهان سرخدار دارای قدرت مهار رشد بیمارگر بودند. بر اساس بررسی‌های مولکولی، پنج سویه از قارچ‌های اندوفیت شناسایی شده متعلق به جنس‌های Fusarium، Phomopsis و Colletotrichum بودند. قارچ‌های شناسایی شده از نمونههای گیاهی که با قارچکش فوزتیل آلومینیوم تیمار شدند، بیشترین تأثیر بازدارندگی را نشان دادند. از بین قارچ‌های شناسایی شده، قارچ Fusarium solani با 71/81 درصد مهارکنندگی، بالاترین قدرت بازدارندگی را داشت که از سرخدار تیمار شده با قارچکش سیستمیک رورال-TS به‌دست آمد. کمترین میزان بازدارندگی با درصد بازداری 12/97 در قارچ اندوفیت Phomopsis sp. جداسازی شده از گیاهان شاهد حاصل شد.
نتیجه‌گیری: با استناد به نتایج، قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده از سرخدار بومی ایران، توانایی بالایی برای مقابله بیولوژیک علیه بیمارگر F. oxysporum دارند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد قارچ‌کش‌های سیستمیک مورد آزمایش به‌صورت غیرمستقیم با همراهی قارچ‌های درون‌زی، از گیاه در برابر بیمارگرها محافظت می‌نمایند.
مقدمه و هدف: درخت سرخدار از سوزنی‌برگان بومی ایران است. این گیاه منبع اصلی داروی ضد سرطان تاکسول می‌باشد. تحقیقات نشان داده که سرخدار با قارچ‌های درون‌زی همزیستی دارد. این اندوفیت‌ها با تولید متابولیت‌های ثانویه‌ای که در اختیار میزبان خود قرار می‌دهند سبب افزایش دسترسی مواد غذایی، مقاومت به آفات، بیماری‌ها و تنش‌های محیطی می‌شوند. جداسازی و توصیف این نوع از ریزجانداران می‌تواند در جهت کشف گونه‌های جدیدی با پتانسیل تولید ترکیبات ضدمیکروبی مهم باشد. بنابراین، پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر قارچ‌کش‌های سیستمیک و اثرات آنتاگونیستی قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده از سرخدار علیه قارچ بیمارگر Fusarium oxysporum صورت پذیرفت.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انجام شد. برای جداسازی اندوفیت‌ها از دو گروه از گیاهان استفاده شد که شامل گیاهان تیمار شده با قارچکش سیستمیک (رورال-TS و فوزتیل آلومینیوم) و شاهد بود. اعمال تیمارها به صورت محلول‌پاشی برگی و در سه دوره به فاصله هفت روز انجام گردید. پس از اتمام محلول‌پاشی، از بخش‌های ریشه، ساقه و برگ گیاهان آزمایشی جهت جداسازی اندوفیت استفاده شد. از اندوفیت‌های جداسازی شده منتخب نیز جهت تعیین درصد بازدارندگی علیه بیمارگر F. oxysporum استفاده شد. در نهایت شناسایی مولکولی سویه‌های منتخب و تأثیرگذار از قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده انجام شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که تمامی قارچ‌های اندوفیت جداشده از گیاهان سرخدار دارای قدرت مهار رشد بیمارگر بودند. بر اساس بررسی‌های مولکولی، پنج سویه از قارچ‌های اندوفیت شناسایی شده متعلق به جنس‌های Fusarium، Phomopsis و Colletotrichum بودند. قارچ‌های شناسایی شده از نمونههای گیاهی که با قارچکش فوزتیل آلومینیوم تیمار شدند، بیشترین تأثیر بازدارندگی را نشان دادند. از بین قارچ‌های شناسایی شده، قارچ Fusarium solani با 71/81 درصد مهارکنندگی، بالاترین قدرت بازدارندگی را داشت که از سرخدار تیمار شده با قارچکش سیستمیک رورال-TS به‌دست آمد. کمترین میزان بازدارندگی با درصد بازداری 12/97 در قارچ اندوفیت Phomopsis sp. جداسازی شده از گیاهان شاهد حاصل شد.
نتیجه‌گیری: با استناد به نتایج، قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده از سرخدار بومی ایران، توانایی بالایی برای مقابله بیولوژیک علیه بیمارگر F. oxysporum دارند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد قارچ‌کش‌های سیستمیک مورد آزمایش به‌صورت غیرمستقیم با همراهی قارچ‌های درون‌زی، از گیاه در برابر بیمارگرها محافظت می‌نمایند.
فهرست منابع
1. Agrios, G.N. 2005. Plant Pathology. 5th edites. New York: Academic Press, 922 pp.
2. Araujo, W.L., P.T. Lacava, J. Marcon, A.O.S. Lima, J.K. Sobral, A.A. Pizzirani-Kleiner and G. Pratico. 2010. Isolation and characterization of endophytic microorganisms; Copiadora "Luiz de Queiroz; Copiadora "Luiz de Queiroz": Piracicaba, Brazil.
3. Azevedo, J.L., W. Maccheroni Junior and W.L. Araujo. 2003. Importation of endophytic microorganisms in agriculture. In RAPP: annual revision of plant pathology, Luz, W.C., Ed.; Brazilian Phytopathological Society: Passo Fundo, Brazil, 11: 333-371.
4. Backman, P.A. and R.A. Sikora. 2008. Endophytes: An emerging tool for biological control. Biological Control, 46: 1-3. [DOI:10.1016/j.biocontrol.2008.03.009]
5. Bhattacharyya, P.N. and D.K. Jha. 2012. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): emergence in agriculture. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 28(4): 1327-50. [DOI:10.1007/s11274-011-0979-9]
6. Caruso, M., A.L. Colombo, L. Fedeli, A. Pavesi, S. Quaroni and M. Saracchi. 2000. Isolation of endophytic fungi and actinomycetes taxane producers. Annals Microbiology, 50: 3-13.
7. Chakravarthi, B.V., P. Das, K. Surendranath, A.A. Karande and C. Jayabaskaran. 2008. Production of paclitaxel by Fusarium solani isolated from Taxus celebica. Journal of Biosciences, 33: 259-267. [DOI:10.1007/s12038-008-0043-6]
8. Cheng, C., D. Li, Q. Qi, X. Sun, M.R. Anue, B.M. David, Y. Zhang, X. Hao, Z. Zhang and Z. Lai. 2020. The root endophytic fungus Serendipita indica improves resistance of Banana to Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical Race 4. European Journal of Plant Pathology, 156: 87-100. [DOI:10.1007/s10658-019-01863-3]
9. Constantin, M.E., F.J. de Lamo, B.V. Vlieger, M. Rep and F.L.W. Takken. 2019. Endophyte-mediated resistance in Tomato to Fusarium oxysporum is independent of ET, JA, and SA. Frontiers in Plant Science, 10, 979. [DOI:10.3389/fpls.2019.00979]
10. De Lamo, F.J. and F.L.W. Takken. 2020. Biocontrol by Fusarium oxysporum using endophyte-mediated resistance. Frontiers in Plant Science, 11, 37. [DOI:10.3389/fpls.2020.00037]
11. Dean, R., J.A.L. Van Kan, Z.A. Pretorius, K.E. Hammond-Kosack, A. Di Pietro and P.D. Spanu. 2012. The top 10 fungal pathogens in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology, 13(4): 414-430. [DOI:10.1111/j.1364-3703.2011.00783.x]
12. Dennis, C. and J. Webester. 1971. Antagonist properties of species group of Trichoderma 111. Hyphal Interaction Transaction of the British Mycological Society, 57: 363-369. [DOI:10.1016/S0007-1536(71)80050-5]
13. El-Bialy, H.A. and H.S. El-Bastawisy. 2020. Elicitors stimulate paclitaxel production by endophytic fungi isolated from ecologically altered Taxus baccata. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 13: 79-87. [DOI:10.1080/16878507.2019.1702244]
14. Elewski, B.E. 1993. Mechanisms of action of systemic antifungal agents. Journal of the American Academy of Dermatology, 28(5): 28-34. [DOI:10.1016/S0190-9622(09)80305-8]
15. El-Sayed, A.S., M.T. El-Sayed, A. Rady, N. Zein, G. Enan, A. Shindia, S. El-Hefnawy, M. Sitohy and B. Sitohy. 2020. Exploiting the biosynthetic potency of Taxol from fungal endophytes of conifers plants; Genome mining and metabolic manipulation. Molecules, 25(13): 3000. [DOI:10.3390/molecules25133000]
16. Fadiji, A.E. and O.O. Babalola. 2020. Elucidating mechanisms of endophytes used in plant protection and other bioactivities with multifunctional prospects. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 467. [DOI:10.3389/fbioe.2020.00467]
17. Fontana, D.C., S. de Paula, A.G. Torres, V.H.M. de Souza, S.F. Pascholati, D. Schmidt and D. Dourado Neto. 2021. Endophytic fungi: Biological control and induced resistance to phytopathogens and abiotic stresses. Pathogens, 10, 570. [DOI:10.3390/pathogens10050570]
18. Hahn, M. 2014. The rising threat of fungicide resistance in plant pathogenic fungi: Botrytis as a case study. Journal of chemical biology, 7(4): 133-141. [DOI:10.1007/s12154-014-0113-1]
19. Jalali, S., N. Panjeke, M. Darvishnia, M. Salari and A. Salehi. 2014. Biological effect of Trichoderma and biological toxin of Trichomix-H against Fusarium wilt on tomato in vitro and greenhouse conditions. 1st National Conference on Agriculture Contaminations and Food Safety, Challenges and Solutions, Varamin, Iran, (In Persian).
20. Joseph, B., M. Ahmad Dar and V. Kumar. 2008. Bioefficacy of plant extracts to control Fusarium solani F. Sp. Melongenae Incitant of Brinjal Wilt. Global Journal of Biotechnology and Biochemistry Research (GJBBR), 3(2): 56-9.
21. Karampour, F., M. Okhovat and A. Sharifi-Tehrani. 1996. Effect of benomyl and Iprodione-Carbendazime on Fusarium solani fungus of Chickpea black root rot. Iranian Journal of Agricultural Science, 27(4): 87-94 (In Persian).
22. Kavroulakis, N., S. Ntougias, G.I. Zervakis, C. Ehaliotis, K. Haralampidis and K.K. Papadopoulou. 2007. Role of ethylene in the protection of tomato plants against soil-borne fungal pathogens conferred by an endophytic Fusarium solani Strain. Journal of Experimental Botany, 58: 3853-3864. [DOI:10.1093/jxb/erm230]
23. Kim, H.Y., G.J. Choi, H.B. Lee, S.W. Lee, H.K. Lim, K.S. Jang, S.W. Son, S.O. Lee, K.Y. Cho and N.D. Sung. 2007. Some fungal endophytes from vegetable crops and their anti-oomycete activities against Tomato late blight. Letters in Applied Microbiology, 44: 332-337. [DOI:10.1111/j.1472-765X.2006.02093.x]
24. Kohl, J., R. Kolnaar and W.J. Ravensberg. 2019. Mode of action of microbial biological control agents against plant diseases: Relevance beyond efficacy. Frontiers in Plant Science, 10, 845. [DOI:10.3389/fpls.2019.00845]
25. Labossiere, A.W. and D.F. Thompson. 2018. Clinical toxicology of Yew poisoning. Annals of Pharmacotherapy, 52(6): 591-599. [DOI:10.1177/1060028017754225]
26. Lopez-Aranda, J.M., P. Dominguez, L. Miranda, B. de los Santos, M. Talavera and O. Daugovish. 2016. Fumigant use fors Strawberry production in Europe: the current landscape and solutions. International Journal of Fruit Science, 16: 1-15. [DOI:10.1080/15538362.2016.1199995]
27. Manganyi, M. and C. Ateba. 2020. Untapped potential of endophytic fungi: A review of novel bioactive compounds with biological application. Microorganisms, 8: 1934. [DOI:10.3390/microorganisms8121934]
28. Murray, M. and W. Thompson. 1980. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Research, 8(19): 4321-4325. [DOI:10.1093/nar/8.19.4321]
29. Naik, B.S. 2019. Developments in taxol production through endophytic fungal biotechnology: a review. Oriental Pharmacy and Experimental Medicine, 19(1): 1-13. [DOI:10.1007/s13596-018-0352-8]
30. Narisawa, K., H. Kawamata, R.S. Currah and T. Hashiba. 2002. Suppression of Verticillium wilt in eggplant by some fungal root endophytes. European Journal of Plant Pathology, 108(1): 103-109. [DOI:10.1023/A:1015080311041]
31. Ordonez, L.N., F. Garcia-Bastidas, H.B. Laghari, M.Y. Akkary, E.N. Harfouche and B.N. Awar. 2016. First report of Fusarium oxysporum f. sp. Cubense tropical race 4 causing panama disease in Cavendish bananas in Pakistan and Lebanon. Plant Disease, 100(1): 209-210. [DOI:10.1094/PDIS-12-14-1356-PDN]
32. Porras-Alfaro, A. and P. Bayman. 2011. Hidden fungi, emergent properties: endophytes and microbiomes. Annual Review of Phytopathology, 49: 291-315. [DOI:10.1146/annurev-phyto-080508-081831]
33. Raja, A., N. Miller, J. Pearce and H. Oberlies. 2017. Fungal identification using molecular tools: A primer for the natural products research community. Journal of Natural Products, 80: 756-770. [DOI:10.1021/acs.jnatprod.6b01085]
34. Ramamoorthy, V., T. Raguchander and R. Samiyappan. 2002. Induction of defense-related proteins in tomato roots treated with Pseudomonas fluorescens and Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Plant and Soil, 239(1): 55-68. [DOI:10.1023/A:1014904815352]
35. Rubini, M.R., R.T. Silva-Ribeiro, A.W.V. Pomella, C.S. Maki, W.L. Araújo, D.R. Dos Santos and J.L. Azevedo. 2005. Diversity of endophytic fungal community of Cacao (Theobroma cacao L.) and biological control of Crinipellis perniciosa, causal agent of Witches' Broom Disease. International Journal of Biological Sciences, 1: 24-33. [DOI:10.7150/ijbs.1.24]
36. Schulz, B., U. Wanke and S. Draeger. 1993. Endophytes from herbaceous and shrubs: effectiveness of surface sterilization method. Mycological Research, 97: 1447-1450. [DOI:10.1016/S0953-7562(09)80215-3]
37. Sekhon, A., J.Y. Wang, J.C. Tan, S.P. Holland and S.N. Yeung. 2020. Limbal stem cell deficiency secondary to systemic paclitaxel (Taxol) for breast cancer: a case report. BMC ophthalmology, 20(1): 1-4. [DOI:10.1186/s12886-020-01672-x]
38. Staniszewska, M., A. Sobiepanek, G. Małgorzata, E. Pena-Cabrera, I.J. Arroyo-Cordoba, K. Michalina, L. Kuryk, M. Wieczorek, M. Koronkiewicz, T. Kobiela and Z. Ochal. 2020. Sulfone derivatives enter the cytoplasm of Candida albicans sessile cells. European Journal of Medicinal Chemistry, 191: 112-139. [DOI:10.1016/j.ejmech.2020.112139]
39. Strobel, G., X. Yang, J. Sears, R. Kramer, R.S. Sidhu and W.M. Hess. 1996. Taxol from Pestalotiopsis microspora, an endophytic fungus of Taxus wallichiana. Microbiology, 142(2): 435-440. [DOI:10.1099/13500872-142-2-435]
40. Tejesvi, M.V. and A.M. Pirttila. 2018. Endophytic fungi, occurrence, and metabolites. Physiology and Genetics, 15: 213-230. [DOI:10.1007/978-3-319-71740-1_7]
41. Wang, C.J., Y.Z. Wang, Z.H. Chu, P.S. Wang, B.Y. Liu, B.Y. Li, X.L. Yu and B.H. Luan. 2020. Endophytic Bacillus amyloliquefaciens YTB1407 elicits resistance against two fungal pathogens in sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.). Journal of Plant Physiology, 253: 153260. [DOI:10.1016/j.jplph.2020.153260]
42. Wani, M.C., H.L. Taylor, M.E. Wall, P. Coggon and A.T. McPhail. 1971. Plant antitumor agents. VI. Isolation and structure of taxol, a novel antileukemic and antitumor agent from Taxus brevifolia. Journal of the American Chemical Society, 93(9): 2325-2327. [DOI:10.1021/ja00738a045]
43. White, D.J., W. Chen and K.L. Schroeder. 2019. Assessing the contribution of ethaboxam in seed treatment cocktails for the management of metalaxyl-resistant Pythium ultimum var. ultimum in Pacific Northwest spring wheat production. Crop Protection, 115: 7-12. [DOI:10.1016/j.cropro.2018.08.026]
44. Yang, G., P. Li, L. Meng, K. Xv, F. Dong, Y. Qiu, L. He and L. Lin. 2018. Diversity and communities of culturable endophytic fungi from different tree peonies (geoherbs and non-geoherbs) and their biosynthetic potential analysis. Brazilian Journal of Microbiology, 49: 47-58. [DOI:10.1016/j.bjm.2018.06.006]
45. Zhang, P., P.P. Zhou and L.J. Yu. 2009. An Endophytic taxol-producing fungus from Taxus media, Cladosporium cladosporioides MD2. Current Microbiology, 59(3): 227-232. [DOI:10.1007/s00284-008-9270-1]
46. Zhao, C., X. Zhang, H. Hua, C. Han and X. Wu. 2019. Sensitivity of Rhizoctonia spp. to flutolanil and characterization of the point mutation in succinate dehydrogenase conferring fungicide resistance. European Journal of Plant Pathology, 155(1): 13-23. [DOI:10.1007/s10658-019-01739-6]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
