76043abf2ebed2c

The Impact of Biofilm Forming Rhizobacteria on Rhizoctonia solani Damping-off of Tomato Running title: The Impact of biofilm forming rhizobacteria on Rhizoctonia solani

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

2 هیئت علمی گروه گیاهپزشکی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

3 عضو هیات علمی

چکیده

در این مطالعه، ۱۸۰ ریزوباکتر از مزارع مختلف استانهای آذربایجان شرقی و غربی جداسازی شدند. این جدایه‌های باکتریایی بر اساس پتانسیل آنتاگونیستی خود علیه Rhizoctonia solani و توانایی تشکیل بیوفیلم قوی غربال شدند. از بین این جدایه‌ها، ۴۹ جدایه بیش از ۳۰ درصد فعالیت آنتاگونیستی علیه R. solani از خود نشان دادند. روش‌های متفاوتی برای غربال جدایه‌هایی با توانایی تشکیل بیوفیلم بالا مورد استفاده قرار گرفتند. بر اساس روش رنگ آمیزی کریستال ویوله (CVS) از بین ۱۸۰ جدایه ۵۱ جدایه قادر به تشکیل بیوفیلم قابل توجهی بودند. آزمون تشکیل پلیکل (Pellicle formation bioassay-PF) در چند محیط مختلف به انجام رسید. بسیاری از جدایه‌های با قدرت تشکیل بیوفیلم بالا از روش CVS، تنها زمانی در روش PF بیوفیلم قوی تشکیل می‌دادند که از محیط MSNGP (محیط دارای گلیسرول و پکتین) استفاده می‌شد. در آزمون کلنیزاسیون ریشه، جدایه‌های N168، N95 و N94 که در محیط MSNGP بیوفیلم متوسط یا قوی تشکیل داده بودند، توانستند ریشه‌های گیاه گوجه فرنگی را به صورت کارآمدی کلنیزه کنند اما جمعیت جدایه‌های N100، و N87 (ایزوله‌هایی که بیوفیلم تشکیل ندادند) بر روی ریشه‌ها کمتر از 6 log10 واحد تشکیل دهنده کلنی به ازای هر گرم ریشه بود. هرچند نتایج سیستم بیماریزایی با مرگ گیاهچه R. solani گوجه فرنگی نشان داد که توانایی کلنیزاسیون و تشکیل بیوفیلم جدایه‌ها اثر معنی داری در فعالیت بیوکنترل آنها ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadzadeh, M, Sharifi-Tehrani A (2009) Evaluation of fluorescent pseudomonads for plant growth promotion, antifungal activity against Rhizoctonia solani on common bean, and biocontrol potential. Biological Control 48: 101-107.

Ahmed E, Holmstrom SJM (2014) Siderophores in environmental research: roles and applications. Microbial Biotechnology 7(3): 196-208.

Ahmed Idris H, Labuschagne N, Korsten L (2007) Screening rhizobacteria for biological control of Fusarium root and crown rot of sorghum in Ethiopia. Biological Control 40: 97-106

Bais HP,  Fall R, Vivanco JM (2004) Biocontrol of Bacillus subtilis against Infection of Arabidopsis Roots by Pseudomonas syringae is facilitated by biofilm formation and surfactin production. Plant Physiology 134 (1): 307–319.

Beauregard PB, Chai Y, Vlamakis H, Losick R, Kolter R (2013) Bacillus subtilis biofilm induction by plant polysaccharides. Proceedings of the National Academy of Sciences 110(17): E1621-1630.

Beneduzi A,  Ambrosini A, Passaglia LMP (2012) Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Their potential as antagonists and biocontrol agents. Genetics and Molecular Biology 35: 1044-1051.

Bianciotto V, Andreotti S, Balestrini R, Bonfante P, Perotto S (2001) Mucoid mutants of the biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0 show increased ability in biofilm formation on mycorrhizal and nonmycorrhizal carrot roots. Molecular Plant-Microbe Interaction 14: 255–260.

Chen Y,  Yan F, Chai Y,  Liu H,  Kolter R,  Losick R, and Guo J (2013) Biocontrol of tomato wilt disease by Bacillus subtilis isolates from natural environments depends on conserved genes mediating biofilm formation. Environmental Microbiology 15(3): 848–864.

Compant S, Duffy B, Nowak J, Cle´ment C, Barka EA (2005) Use of plant growth-promoting bacteria for biocontrol of plant diseases: principles, mechanisms of action, and future prospects. Applied and Environmental Microbiology 71(9): 4951–4959

Davey ME, O'toole GA (2000) Microbial Biofilms: from Ecology to Molecular Genetics. Microbiology and Molecular Biology Reviews 64(4): 847-867.

Defago G., D. Haas (1990) Pseudomonads as antagonists of soil-borne plant pathogens: mode of action and genetic analysis. Soil Biochemistry 6: 249–291

Dufour D, Leung V, Lévesque CM (2010) Bacterial biofilm: structure, function, and antimicrobial resistance. Endodontic Topics. 22(1): 2-16.

Expert JM, Digat B (1995) Biocontrol of Sclerotinia wilt of sunflower by Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas putida strains. Canadian Journal of Microbiology 41: 685-691.

Glick BR (2014) Bacteria with ACC deaminase can promote plant growth and help to feed the world. Microbiological Research 169(1): 30-39.

Haas D., Défago G (2005) Biological control of soil-borne pathogens by fluorescent pseudomonads. Nature Reviews Microbiology Journal. 3: 307-319.

Hagedorn C, Gould WD, Bardinelli TR (1998) Rhizobacteria of cotton and their repression of seedling disease pathogens. Applied and Environmental Microbiology 55: 2793-2797.

Haggag WM, Timmusk S (2008) Colonization of peanut roots by biofilm-forming Paenibacillus polymyxa initiates biocontrol against crown rot disease. Journal of Applied Microbiology 104: 961–969.

Keel C, Schnider U, Maurhofer M, Voisard C, Laville J, Burger U, Wirthner P, Haas D, Défago G (1992) Suppression of root diseases by Pseudomonas fluorescens CHA0: Importance of the bacterial secondary metabolite 2, 4-diacetylphloroglucinol. Molecular Plant-Microbe Interaction 5(1): 4-13.

Leid JG (2009) Bacterial biofilm resist key host defences. Microbe 4(2): 66-70.

Mnif l, Ghribi D (2015) Review lipopeptides biosurfactants: Mean classes and new insights for industrial, biomedical, and environmental applications. Biopolymers. 104(3): 129-147.

Nagorska K, Hinc K, Strauch, MA, Obuchowski M (2008) Influence of the sigma B stress factor and yxaB, the gene for a putative exopolysaccharide synthase under sigma B control, on biofilm formation. Journal of Bacteriology 190: 3546-3556.

Neilands, JB (1995) Siderophores: Structure and Function of Microbial Iron Transport Compounds. The Journal of Biological Chemistry 270(45): 26723-26726.

O’Toole G, Kaplan HB, Kolter R (2000) Biofilm formation as microbial development. Annual Review of Microbiology 54: 49–79.

Ongena M, Jourdan E, Adam A, Paquot M, Brans A, Joris B, Arpigny JL, Thonart P (2007) Surfactin and fengycin lipopeptides of Bacillus subtilis as elicitors of induced systemic resistance in plants. Applied and Environmental Microbiology 9(4): 1084-90.

Patten CL, Glick BR (2002) Role of Pseudomonas putida indoleacetic acid in development of the host plant root system. Applied and Environmental Microbiology 68(8): 3795-3801

Pieterse CMJ, Zamioudis C, Berendsen RL, Weller DM, Van Wees CM, Bakker PAHM (2014) Induced systemic resistance by beneficial microbes. Annual Review of Phytopathology 52: 347-375.

Ramey BE, Koutsoudis M, von Bodman SB, Fuqua C (2004) Biofilm formation in plant–microbe associations. Current Opinion in Microbiology 7: 602–609.

Reddy MS, Hynes RK, Lazarovits G (1993) Relationship between in vitro growth inhibition of pathogens and suppression of pre-emergence damping-off and post-emergence root rot of white bean seedlings in the greenhouse by bacteria. Canadian Journal of Microbiology 40: 113-119.

Schaad, NW, Jones, JB, Chun, W (2001) Laboratory guide for identification of plant pathogenic bacteria. 3rd. Ed. APS Press, St. Paul, MN. USA.

Sen R (2010) Surfactin: biosynthesis, genetics and potential applications. Advances in Experimental Medicine and Biology 672: 316-323.

Shemesh M, Chai Y (2013) A combination of glycerol and manganese promotes biofilm formation in Bacillus subtilis via histidine kinase KinD signaling. Journal of Bacteriology 195(12): 2747-2754.

Shirzad A, Fallahzadeh V, Pazhouhandeh M (2012) Antagonistic Potential of Fluorescent Pseudomonads and Control of Crown and Root Rot of Cucumber Caused by Phythophtora drechsleri. The Plant Pathology Journal 28: 1-9.

Simões M, Simões LC, Vieira MJ (2010) A review of current and emergent biofilm control strategies. Food Science and Technology 43(4): 573–583

Stewart PS, Costerton JW (2001) Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. Lancet 358(9276): 135-8.

Timmusk S, Grantcharova N, Wagner EGH (2005) Paenibacillus polymyxa invades plant roots and forms biofilms. Applied and Environmental Microbiology 71: 7292–7300.

Vacheron J,  Desbrosses G,  Bouffaud M, Touraine B,  Moënne-Loccoz Y,  Muller D, Legendre L,  Wisniewski-Dyé F, Prigent-Combaret C (2013) Plant growth-promoting rhizobacteria and root system functioning. Frontiers in Plant Science 4: 356

Weller DM., Zhang BX, Cook RJ (1985) Application of a rapid screening test for selection of bacteria suppressive to take-all of wheat. Plant Diseases 69: 710-713.