دوره 11، شماره 21 - ( بهار و تابستان 1402 )                   جلد 11 شماره 21 صفحات 110-99 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Alavi S M, Rahimian H, Tarighi S, Mehrvar M. (2023). Isolation and Molecular Identification of Endophytic Bacillus from the Roots of Carpinus Orientalis in Mazandarn and Semnan Provinces. ifej. 11(21), 99-110. doi:10.61186/ifej.11.21.99
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-479-fa.html
علوی سید محمد، رحیمیان حشمت اله، طریقی سعید، مهرور محسن. جداسازی و شناسایی مولکولی گونه های باسیلوس اندوفیت ریشه درختان کچف در استان های مازندران و سمنان بوم شناسی جنگل های ایران (علمی- پژوهشی) 1402; 11 (21) :110-99 10.61186/ifej.11.21.99

URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-479-fa.html


دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
چکیده:   (1772 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: گونه ­های باسیلوس (Bacillus spp.) اندوفیت به دلیل ویژگی­ های سودمند زیستی بیشتر از دیگر جنس ­های باکتریایی در تحقیقات با هدف کنترل زیستی مورد استفاده قرار می­ گیرند. از آنجایی ­که حفظ تنوع­ زیستی و پایداری جنگل هیرکانی از اهمیت ویژه­ ای در مدیریت این بوم­ سامانه حیاتی برخوردار است شناسایی و مطالعه باکتری­ های مفید و حفاظت­ کننده از گیاهان می­ تواند در برنامه­ های محافظت ­از گونه­ های گیاهی ارزشمند موجود در آن نقش بسزایی ایفا ­نماید. این تحقیق با هدف شناسایی جدایه­ های باسیلوس اندوفیت ریشه درختان کچف (Carpinus orientalis Mill.) و تعیین ویژگی­ های بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی آنها در شرایط آزمایشگاهی انجام گرفت.
مواد و روش­ ها: برای جداسازی اندوفیت­ های باکتریایی، نمونه ­برداری تصادفی از ریشه­ درختان کچف ارتفاعات بالابند نوار مرزی استان ­های مازندران و سمنان (کوه­ های نواحی جنوبی مازندران و نوار باریک شمال سمنان) در بهار 1397 انجام شد. سوسپانسیون ریشه­ های ضدعفونی و سپس خرد شده در آب مقطر در محیط­ کشت­ Tryptic soy agar کشت شد. نقوش پروتئین­ های کل سلولی با الکتروفورز در ژل پلی­اکریل­آمید (Sodium dodecyl sulfate-Polyacrylamide gel electrophoresis)، تعیین ویژگی­ های فنوتیپی جدایه ­ها و استفاده از نشانگرهای مولکولی IS50 و BOX و REP به‌منظور گروه بندی جدایه­ ها و وجود تنوع در آنها مورد بررسی قرار گرفت. یک نماینده از جدایه­ های هر گروه انتخاب شده و برای شناسایی مولکولی با بکارگیری آغازگرهای عمومی f27 و r1492 قطعه 1500 جفت­ باز ناحیه S rDNA16 با PCR تکثیر شد. پس از خالص ­سازی قطعه تکثیر شده برای تعیین ترادف به شرکت Microsynth سوئیس ارسال شد. ترادف­ های بدست آمده با ترادف­های موجود در بانک ژن NCBI به روش BLASTn مقایسه شد. توانایی جدایه­ ها در تولید سیانید هیدروژن، هورمون IAA، پروتئاز و بیوفیلم نیز ارزیابی شد.
یافته ­ها: سی جدایه باسیلوس از ریشه­ های درختان مناطق مختلف در محیط کشت باکتریایی جدا و خالص شدند. بر اساس ویژگی­ های بیوشیمیایی و مولکولی، جدایه­ های باسیلوس حداقل در چهار گروه متفاوت قرار گرفتند. مقایسه ترادف ناحیه تکثیر شده از S rDNA16 با ترادف ­های موجود در ژن­ بانک NCBI و ترسیم درخت فیلوژنتیکی با الگوریتم Maximum-Likelihood نشان­ دهنده وجود گونه ­های Bacillus thuringiensis،B. cereus، B. subtilis و B. velezensis در نمونه­ ها بود. گونه ­ی B. thuringiensis به‌عنوان گونه غالب و B. subtilis به‌عنوان گونه­ ی پرجمعیت شناسایی گردید. هورمون IAA تولیدی جدایه­ ها بین 5 تا 85 میلی‌گرم در لیتر متغیر بود که بیشترین مقدار آن مربوط به جدایه­ های گروه B. thuringiensis و کمترین مقدار آن مربوط به جدایه ­های گروه B. velezensis بود. اکثر جدایه­ ها توانایی تولید آنزیم ­های لیپاز، ژلاتیناز، لسیتیناز، پروتئاز و آمیلاز را داشتند. جدایه­ های B. cereus و B. thuringiensis به مقدار قابل توجهی پروتئاز تولید کردند. بیشترین مقدار بیوفیلم توسط جدایه ­های گروه B. velezensis تولید شد.
نتیجه­ گیری: توانایی بالقوه و وجود تنوع در ویژگی­ های سودمند فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی جدایه ­های باسیلوس اندوفیت ریشه کچف نشان داد که آنها  
می­ توانند به‌عنوان منابع مناس افزاینده رشد گیاهان و کنترل زیستی مورد توجه قرار گیرند. این ویژگی ­ها در گونه­ های B. thuringiensis و B. cereus قابل ملاحظه بود. پژوهش حاضر اولین بررسی در زمینه شناسایی و تعیین ویژگی­ های بیوشیمیایی و سودمند زیستی جدایه­ های باسیلوس اندوفیت ریشه کچف در ایران می­باشد.
 
متن کامل [PDF 2184 kb]   (306 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1401/7/9 | پذیرش: 1401/8/4 | انتشار: 1402/5/10

فهرست منابع
1. Alström, S. and R.G. Burns. 1989. Cyanide production by rhizobacteria as a possible mechanism of plant growth inhibition. Biology and Fertility of Soil, 7: 232-238. [DOI:10.1007/BF00709654]
2. Atalan, E., G.P. Manfio, A.C. Ward, R.M. Kroppenstedt and M. Goodfellow.2000. Biosystematic studies on novel streptomycetes from soil. Antonie van Leeuwenhoek, 77: 337-353. [DOI:10.1023/A:1002682728517]
3. Bakker, P.A., C.M. Pieterse and L.C. Van Loon.2007. Induced systemic resistance by fluorescent Pseudomonas spp. Phytopathology, 97: 239-243. [DOI:10.1094/PHYTO-97-2-0239]
4. Bargabus, R.L., N.K. Zidack, J.E. Sherwood and B.J. Jacobsen. 2002. Characterisation of systemic resistance in sugar beet elicited by a non-pathogenic, phyllosphere-colonizing Bacillus mycoides, biological control agent. Physiological and Molecular Plant Pathology, 61: 289-298. [DOI:10.1006/pmpp.2003.0443]
5. Barka, E.A., S. Gognies, J. Nowak, J.C. Audran and A. Belarbi.2002. Inhibitory effect of endophyte bacteria on Botrytis cinerea and its influence to promote the grapevine growth. Biological Control, 24: 135-142. [DOI:10.1016/S1049-9644(02)00034-8]
6. Berber, I. 2004. Characterization of Bacillus species by numerical analysis of their SDS-PAGE proteins profiles. Journal of Cell and Molecular Biology, 3: 33-37.
7. Berber, I. and C. Cokmus. 2001. Characterization of Bacillus sphaericus strains by Native-PAGE. Bulletin of Pure and Applied Sciences, 20: 17-21.
8. Berber, I., C. Cokmus and E. Atalan. 2003. Characterization of Staphylococcus species by SDS-PAGE of whole-cell and extracellular proteins. Microbiology, 72: 42-47. [DOI:10.1023/A:1022221905449]
9. Chassy, B.M. and A. Gluffridia. 1980. Method for the lysis of gram-positive, asporogenous bacteria with lysozyme result. Applied and Environmental Microbiology, 32: 315-326.
10. Coombs, J.T., P.P. Michelsen and C.M. Franco.2004. Evaluation of endophytic actinobacteria as antagonists of Gaeumannomyces graminis var. tritici in wheat. Biological Control, 29: 359-366. [DOI:10.1016/j.biocontrol.2003.08.001]
11. Costas, M. 1992. Classification, identification and typing of bacteria by the analysis of their one-dimensional polyacrylamide gel electrophoretic protein patterns. Advances in Electrophoresis, 5: 351-408.
12. de-Bashan, L.E., J.P. Hernandez and Y. Bashan. 2012. The potential contribution of plant growth-promoting bacteria to reduce environmental degradation-a comprehensive evaluation. Applied Soil Ecology. 61: 171-189. [DOI:10.1016/j.apsoil.2011.09.003]
13. de-Bruijn, F.J., J.R. Stoltzfus, R. So, P.P. Malarvithi and J.K. Ladha. 1997. Isolation of endophytic bacteria from rice and assessment of their potential for supplying rice with biologically fixed nitrogen. In: Opportunities for Biological Nitrogen Fixation in Rice and Other Non-Legumes, 25-36 pp. Springer, Netherlands. [DOI:10.1007/978-94-011-7113-7_4]
14. Fernando, W.G.D., S. Nakkeeran, Y. Zhang and S. Savchuk. 2007. Biological control of Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary by Pseudomonas and Bacillus species on canola petals. Crop Protection, 26: 100-107. [DOI:10.1016/j.cropro.2006.04.007]
15. Frank, A.C., J.P.S. Guzmán and J.E. Shay. 2017. Transmission of bacterial endophytes. Microorganisms, 5: 21. [DOI:10.3390/microorganisms5040070]
16. Freitas, D.B., M.P. Reis, C.I. Lima-Bittencourt, P.S. Costa, P.S. Assis, E. Chartone-Souza and A.M.A. Nascimento. 2008. Genotypic and phenotypic diversity of Bacillus spp. isolated from steel plant waste. BMC Research Notes, 1: 92. [DOI:10.1186/1756-0500-1-92]
17. Fritze, D. 2004. Taxonomy of the genus Bacillus and related genera: the aerobic endospore-forming bacteria. Phytopathology, 94: 1245-1248. [DOI:10.1094/PHYTO.2004.94.11.1245]
18. Glick, B.R. and J.J. Pasternak. 2003. Plant growth promoting bacteria. In: B. R. Glick, & J. J. Pasternak (eds.), Molecular biotechnology principles and applications of recombinant DNA. 436-454 pp. Washington DC, ASM Press.
19. Gupta, R.S., S. Patel, N. Saini and S. Chen. 2020. Robust demarcation of 17 distinct Bacillus species clades, proposed as novel Bacillaceae genera, by phylogenomics and comparative genomic analyses: description of Robertmurraya kyonggiensis sp. nov and proposal for an emended genus Bacillus limiting it only to the members of the Subtilis and Cereus clades of species. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 70: 5753-5798. [DOI:10.1099/ijsem.0.004475]
20. Kandel, S.L., P.M. Joubert and S.L. Doty. 2017. Bacterial endophyte colonization and distribution within plants. Microorganisms, 5: 77. [DOI:10.3390/microorganisms5040077]
21. Kang, S.H., H. Cho, H. Cheong, C. Ryu, J.F. Kim and S. Park. 2007. Two bacterial entophytes eliciting both plant growth promotion and plant defense on pepper (Capsicum annuum L.). Journal of Microbiology and Biotechnology, 17: 96.
22. Ki, J.S., W. Zhang and P.Y. Qian. 2009. Discovery of marine Bacillus species by 16S rRNA and rpoB comparisons and their usefulness for species identification. Journal of microbiological methods, 77: 48-57. [DOI:10.1016/j.mimet.2009.01.003]
23. Kloepper, J.W., C.M. Ryu and S. Zhang. 2004. Induced systemic resistance and promotion of plant growth by Bacillus spp. Phytopathology, 94: 1259-1266. [DOI:10.1094/PHYTO.2004.94.11.1259]
24. Laemmli, U.K. and E. Kellenberger. 1970. Polymorphic Assemblies Related to the Head of Phage T4. Macromolecules Biosynthesis and Function, 21: 159.
25. Lodewyckx, C., J. Vangronsveld, F. Porteous, E.R.B. Moore, S. Taghavi, M. Mezgeay and D.van der Lelie. 2002. Endophytic bacteria and their potential applications. Critical Reviews in Plant Sciences, 21: 583-606. [DOI:10.1080/0735-260291044377]
26. Malinowski, D.P., G.A. Alloush and D.P. Belesky. 2000. Leaf endophyte Neotyphodium coenophialum modifies mineral uptake in tall fescue. Plant and Soil, 227: 115-126.
27. Maughan, H. and G. Van der Auwera. 2011. Bacillus taxonomy in the genomic era finds phenotypes to be essential though often misleading. Journal of Molecular Epidemiology and Evolutionary Genetics in Infectious Diseases, 11: 789-797. [DOI:10.1016/j.meegid.2011.02.001]
28. Maurhofer M., C. Keel, D. Haas and G. Defago. 1995. Influence of plant species on disease suppression by Pseudomonas fluorescens strain CHAO with enhanced production. Plant Pathology, 44: 40-50. [DOI:10.1111/j.1365-3059.1995.tb02714.x]
29. Mercado-Blanco, J. and B.J.J. Lugtehberg. 2014. Biotechnological applications of bacterial endophytes. Current Biotechnology, 3: 60-75. [DOI:10.2174/22115501113026660038]
30. Mishra, A.K. and B. Mulgrew. 2006. Bistatic SAR ATR using PCA-based features. In: Defense and Security Symposium (pp. 62340U-62340U). International Society for Optics and Photonics. [DOI:10.1117/12.664117]
31. Murray, B.E., K.V. Singh, J.D. Heath, B.R. Sharma and G.M. Weinstock.1990. Comparison of genomic DNAs of different enterococcal isolates using restriction endonucleases with infrequent recognition sites. Journal of Clinical Microbiology, 28: 2059-2063. [DOI:10.1128/jcm.28.9.2059-2063.1990]
32. Patten, C.L. and B.R. Glick.1996. Bacterial biosynthesis of indole-3-acetic acid. Canadian Journal of Microbiology, 42: 207-220. [DOI:10.1139/m96-032]
33. Pirttila, A.M. and A.C. Frank. 2011. Endophyte of forest trees: Biology and Application. 1st ed. pp. 319. Springer, Amsterdam, Netherlands.
34. Poormontaseri, M., T. Ostovan, E. Berizi and S. Hosseinzadeh. 2017. Growth rate of Bacillus species probiotics using various enrichment media. International Journal of Nutrition Sciences, 2: 39-42.
35. Sambrook, J., E.F. Fritsch and T. Maniatis.1989. Molecular cloning. Vol. 2, 14-9 pp. Cold spring harbor laboratory press. New York, USA.
36. Sari, E., H.R. Etebarian, A. Roustaei and H. Aminian. 2006. Biological control of Gaeumannomyces graminis on wheat with Bacillus spp. Plant Pathology Journal, 5: 307-314. [DOI:10.3923/ppj.2006.307.314]
37. Satomi, M., M.T. La Duc and K. Venkateswaran. 2006. Bacillus safensis sp. Nov., isolated from spacecraft and assembly-facility surfaces. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 56: 1735-1740. [DOI:10.1099/ijs.0.64189-0]
38. Schaad, N.W., J.B. Jones and W. Chun. 2001. Laboratory Guide for Identification of Plant Pathogenic Bacteria3rd ed. pp 373. American Phytopathological Society, APS Press, St. Paul, MN, USA.
39. Scott, B. 2001. Epichloë endophytes: fungal symbionts of grasses. Current Opinion in Microbiology, 4: 393-398. [DOI:10.1016/S1369-5274(00)00224-1]
40. Sen, R., S. Tripathy, S.K. Padhi, S. Mohanty and N.K. Maiti. 2015. Assessment of genetic diversity of Bacillus spp. Isolated from eutrophic fish culture pond. 3 Biotec, 5: 393-400. [DOI:10.1007/s13205-014-0234-9]
41. Senthilkumar, M., V. Govindasamy and K. Annapurna. 2007. Role of antibiosis in suppression of charcoal rot disease by soybean endophyte Paenibacillus sp. HKA-15. Current Microbiology, 55: 25-29. [DOI:10.1007/s00284-006-0500-0]
42. Shen, S.Y. and R. Fulthorpe. 2015. Seasonal variation of bacterial endophytes in urban trees. Frontiers in Microbiology, 6: 427. [DOI:10.3389/fmicb.2015.00427]
43. Slepecky, N.B. and M. Ulfendahl. 1992. Actin-binding and microtubule-associated proteins in the organ of Corti. Hearing Research, 57: 201-215. [DOI:10.1016/0378-5955(92)90152-D]
44. Stepanović, S., D. Vuković, V. Hola, G.D. Bonaventura, S. Djukić, I. Ćirković and F. Ruzicka. 2007. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. Acta Pathologica, Microbiologica, et Immunologica Scandinavica, 115: 891-899. [DOI:10.1111/j.1600-0463.2007.apm_630.x]
45. Suihko, M.L. and E. Stackebrandt. 2003. Identification of aerobic mesophilic bacilli isolated from board and paper products containing recycled fibres. Journal of Applied Microbiology, 94: 25-34. [DOI:10.1046/j.1365-2672.2003.01803.x]
46. Sullivan, T.J., J. Rodstrom, J. Vandop, J. Librizzi, C. Graham, C.L. Schardl and T.L Bultman. 2007. Symbiont‐mediated changes in Lolium arundinaceum inducible defenses: evidence from changes in gene expression and leaf composition. New Phytologist, 176: 673-679. [DOI:10.1111/j.1469-8137.2007.02201.x]
47. Szilagyi-Zecchin, V.J., A.C. Ikeda, M. Hungria, D. Adamoski,V. Kava-Cordeiro, C. Glienke and V.G. Galli-Terasawa. 2014. Identification and characterization of endophytic bacteria from corn (Zea mayz L.) roots with biotechnological potential in agriculture. AMB Express, 4: 26. [DOI:10.1186/s13568-014-0026-y]
48. Tashi-Oshnoei, F., B. Harighi and J. Abdollahzadeh. 2016. Isolation and identification of endophytic bacteria with plant growth promoting and biocontrol potential from aok trees. Forest Pathology, 47: 1-8. [DOI:10.1111/efp.12360]
49. Turenne, C.Y., J.W. Snyder and D.C. Alexander. 2015. Bacillus and other aerobic endospore-forming bacteria. In: Manual of Clinical Microbiology (11th ed.). ASM press. Jorgensen. J.H., K.C. Carroll, G. Funke, M.A. Pfaller, M. L. Landry, S.S. Richter and D.W. Warnock. (eds). Washington DC, 441-462 pp. [DOI:10.1128/9781555817381.ch26]
50. Wakisaka, Y. and K. Koizumi. 1981. An enrichment isolation procedure for minor Bacillus populations. The Journal of Antibiotics, 450-457 pp. [DOI:10.7164/antibiotics.35.450]
51. Weisburg, W.G., S.M. Barns, D.A. Pelletier and D.J. Lane. 1991. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriology, 173: 697-703. [DOI:10.1128/jb.173.2.697-703.1991]
52. Zheng, G. and M.F. Slavik. 1999. Isolation, partial purification and characterization of a bacteriocin produced by a newly isolated Bacillus subtilis strain. Letters in Applied Microbiology, 28: 363-367. [DOI:10.1046/j.1365-2672.1999.00545.x]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به بوم‏شناسی جنگل‏های ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Ecology of Iranian Forest

Designed & Developed by : Yektaweb