باکتری های PGPR و نقش آنها در رشد و سلامت گیاه

18بهمن1396
جزئیات مقاله

میکرو ارگانیسم های خاک، مخصوصا باکتری ها با توان انجام فرایندهای مختلف بیولوژیک، در تمامی مراحل تغییر و تحولات مربوط به چرخه عناصر غذایی در خاک دخالت دارند و به این ترتیب رشد گیاه را کاملا تحت تأثیر قرار می دهند.

منبع: برگرفته از مقالات علمی
میکرو ارگانیسم های خاک، مخصوصا باکتری ها با توان انجام فرایندهای مختلف بیولوژیک، در تمامی مراحل تغییر و تحولات مربوط به چرخه عناصر غذایی در خاک دخالت دارند و به این ترتیب رشد گیاه را کاملا تحت تأثیر قرار می دهند. ترشحات ریشه ای گیاه برای میکرو ارگانیسم های خاک جاذب بوده و آنها را به طرف ریشه می کشاند و در محیط پیرامون ریشه که ریزوسفر نام دارد، روابط متقابل مفیدی بین گیاه و بعضی از این میکرو ارگانیسم ها برقرار می گردد. استفاده از باکتری های محرک رشد گیاه که به اختصار PGPR نامیده می شوند، سابقه ای طولانی دارد که به بیش از یک قرن بالغ می شود. کاپولنیک، (1991) با فرض کردن اثرهای مفیدی که از سوی باکتری های ریزوسفری بطور مستقیم بر رشد گیاه اعمال می شوند مانند فیتوهورمون ها، یونوفورها (سیدروفورها و...) اسیدهای آلی، آنزیم های موثر در افزایش قابلیت جذب عناصر غذایی و ویتامین ها، گستره گروه PGPR را وسعت بخشیدند. با شناخت ریزوبیوم ها در اواخر قرن نوزدهم میلادی و تأثیرات مثبتی که این باکتری ها در تغذیه نیتروژنی و رشد گیاه دارند، محققین همواره در پی این نکته بوده اند که آیا باکتری های خاکزی دیگری نیز وجود دارند که بتوانند روابط مشابهی با گیاه داشته و در رشد و عملکرد آن موثر باشند؟ استفاده از باکتری های غیرریزوبیومی اولین بار در روسیه گزارش شده است، در سال 1895 تلقیح بذر با Bacillus. Spp و در سال 1909 استفاده از باکتری ازتوباکتر Azotobacter chroococcum از اولین موارد گزارش شده می باشد. اصولا تأثیر مثبت PGPR که طیف به نسبت وسیعی از باکتری ها را شامل می شوند از دو جنبه کلی قابل بررسی است، هر چند که تفکیک این دو پدیده از هم به سهولت ممکن نیست.

  1. تحریک رشد گیاه:
تحریک و افزایش رشد گیاه از راه های مختلفی مانند تثبیت نیتروژن مولکولی هوا، تولید و ترشح تنظیم کننده های رشد مثل اکسین ها، جیبرلین ها و سیتوکینین ها، تولید انواع ویتامین ها، کمک به آزاد شدن فسفر، پتاسیم، نیتروژن و عناصر کم مصرف در خاک و راه های دیگر انجام می شود که در این زمینه می توان به باکتری هایی چون Thiobacillus، Azospirillum، Azotobacter، Bacillus megaterium، Arthrobacter tumescens و Bacillus circulans اشاره کرد.
  1. کنترل بیولوژیک آفات و بیماریها:
برخی دیگر از انواع PGPR به طور ضمنی و یا مکانیسم های غیر مستقیم بر رشد گیاه اثر می گذارند. اثرات غیر مستقیم عمدتا به صورت کنترل بازدارندگی از رشد باکتریها، قارچ ها و نماتدهای پاتوژن است. این انواع اصطلاحات به عنوان عوامل "بیوکنترل" نیز نامیده می شوند. مکانیسم های کنترل شامل رقابت برای کلنیزاسیون و اشغال فضاهای مناسب در روی سیستم ریشه ای گیاه و یا رقابت برای استفاده از عناصر غذایی، هم چنین روابط آنتی بیوز، ترشح هیدروژن سیانید (HCN) و دیگر ترکیبات فراری از این نوع ترشح آنزیم های لیز کننده (Lytic enzymes) از جمله کیتینازها و گلونازها و نهایتا افزایش مقاومت سیستمیک گیاه (Induced – systems, LSR) می باشد.کنترل عوامل بیماری زای گیاهی توسط PGPR نقشی است که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. این نقش از طریق تولید انواع مواد آنتی بیوتیک، ضد قارچ و سیدروفور اعمال می شود. سیدروفورها مواد آلی پیچیده ای هستند که آهن خاک را بصورت کلات در آورده و آن را از دسترس قارچ های بیماری زا مانند پی تیوم و فوزاریوم خارج ساخته و به این ترتیب بیماری های گیاهی را کنترل می کنند. در زمینه کنترل بیولوژیک آفات امروزه باکتری هایی از جنس باسیلوس و سودوموناس از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند و از فرآورده های این باکتری ها بصورت تجارتی در کشورهایی مانند امریکا، هندوستان و کشورهای اروپایی استفاده می شود.
برای مطالعه توانایی PGPR در محدود کردن رشد قارچ های بیماریزا، روش های آزمایشگاهی وجود دارد که از اصول یکسانی برخوردار هستند. در این روش ها در ظروف پلیت حاوی محیط کشت باکتری یا قارچ می باشد، قارچ و باکتری در یک ظرف پتری کشت شده و در دمای مناسب رشد قرار می گیرند و پس از مدتی چنانچه باکتری توانایی کنترل قارچ را داشته باشد، یک هاله بازدارندگی در اطراف کلونی باکتری پدید می آید که در این هاله به دلیل ترشح مواد ضد قارچی، این قارچ ها قادر به رشد نیستند. هر قدر قطر این هاله بیشتر باشد، باکتری توانایی بیشتری در محدود کردن رشد قارچ دارد. باکتری هایی که در این مرحله انتخاب می گردند، در آزمایش های مزرعه ای نیز برای حصول اطمینان مورد بررسی قرار می گیرند. باید توجه داشت که قطر هاله بازدارندگی در محیط های کشت مختلف متفاوت خواهد بود و بایستی دقت لازم در تفسیر نتایج صورت پذیرد. باکتری های انتخاب شده پس از طی آزمایش های مختلف به صورت تلقیح بذر، ریشه یا خاک در جهت مبارزه با قارچ های بیماری زا قابل استفاده هستند. از بین انواع ریز جانداران تثبیت کننده نیتروژن در غلات، ازتوباکتر به عنوان یک باکتری غیر همزیست و آزوسپیریلیوم به عنوان یک باکتری همیار توان تولید 25-20 کیلوگرم نیتروژن در هکتار، 15-10 درصد افزایش محصول و تولید مواد محرک رشد را در گیاهان گندم، ذرت، سورگوم، ارزن و برنج دارند. این باکتری ها برای فعالیت خود نیاز به مقدار زاید ماده آلی دارند.

میزان بازدارندگی باسیلوس سابتیلیس ( Bacillus subtilis) بر روی green mold  یا کپک سبز پرتقال (در این آزمایش در وسط پلیت سمت چپ از هر دو شکل باکتری باسیلوس کشت شده است که میزان بازدارنگی رشد قارچ را نسبت به شاهد بعد از 5 روز در شکل سمت چپ و بعد از 10 روز در شکل سمت چپ نشان می دهد.)
 
علمایی، م. و م. ارزانش. 1380. باکتری های همیار تثبیت کننده نیتروژن. موسسه تحقیقات خاک و آب. وزارت جهاد کشاورزی، تهران، ایران. 154 صفحه.
علیخانی، ح. و ن. صالح راستین. 1380. ضرورت تولید انبوه کودهای بیولوژیک محرک رشد گیاه PGPR (با تاکید بر باکتری های ریزوبیومی) در راستای نیل به کشاورزی پایدار. موسسه تحقیقات خاک و آب. وزارت جهاد کشاورزی، تهران، ایران. 589 صفحه.
نصیری. م.، م. ز. نوری، ع. علینژاد و چ. لیو گن. 1383. تعیین سهم اندام های فتوسنتز کننده در عملکرد دانه کلزا. سمینار بررسی فرصتها، چالشها و راهکارهای توسعه کشت دوم در شالیزار با محوریت کلزا. موسسه تحقیقات برنج کشور
Kapulnik, Y. , S. Sarig, A. Nur, Y. Okon, and Y. Henis. 1982. The effect of Azospirillum inoculation on growth and yield of corn. Israel Journal of Botany, 31:247-255.