ارزیابی تحمل سویه‌های رایزوبیا به برخی تنش‌های محیطی و اثر تلقیح آن‌ها بر رشد و کارایی همزیستی گیاه لوبیا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی و حاصلخیزی خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس،تهران، ایران

2 دانشیار، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

3 استاد، دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

تنش­های محیطی اثر زیان­بخشی بر همزیستی لگوم-ریزوبیوم دارند. انتخاب سویه­هایی با کارایی بالا و متحمل به تنش­ها رایج­ترین روش مقابله است. بدین منظور، آزمایشی گلخانه­ای بر روی 29 سویه باکتری ریزوبیوم لگومینوساروم همزیست لوبیا تهیه شده از بانک ژن بخش تحقیقات بیولوژی خاک موسسه تحقیقات خاک و آب، در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار در مقایسه با یک سطح نیتروژن ( 200N= کیلوگرم اوره در هکتار) و یک تیمار شاهد، در موسسه تحقیقات خاک و آب انجام گردید. گیاهان تا مرحله 50 % گلدهی نگهداری شدند و پس از رسیدن به این مرحله، وزن خشک و تر اندام هوایی و ریشه و کارایی همزیستی اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که اختلاف معنی­داری بین تیمارها در وزن خشک اندام هوایی وجود داشت و بر اساس نتایج این قسمت، 4 سویه ریزوبیوم CCSM-B01171، CCSM-B01172، CCSM-B01186، CCSM-B01210 به عنوان سویه­هایی با کارایی بالا در تثبیت نیتروژن و به همراه دو سویه  R.tropiciوR.giardinii (سویه­های بین المللی تیپ) انتخاب شدند و در آزمایشات بعدی، تحمل آنها به چهار فاکتور محیطی شامل pH در سه سطح (5، 7 و 9)، شوری در چهار سطح (97/0، 4، 8 و 12 dS/m)، خشکی در پنج سطح (0، 05/0-، 25/0-، 9/0- و 4/3- مگاپاسکال) و دما در سه سطح (29، 37 و 42 درجه سانتی گراد) در محیط کشت مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصله، سویه­های CCSM-B01171،CCSM-B01172و CCSM_B01232 بیشترین تحمل را بهpH داشتند . سویه مقاوم به تمام سطوح خشکی سویه CCSM-B01210 بود و سویه CCSM-B01186 بیشترین تحمل را به دوتنش محیطی دما و شوری داشت

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating of Stress Tolerant Bean-Nodulating Rhizobium Strains on Growth and Symbiotic Efficiency of Bean

نویسندگان [English]

  • Z. Mirzaie 1
  • H. Asadi Rahmani 2
  • M. J. Malakouti 3
1 Graduate student in chemistry and soil fertility, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
3 Professor, College of Agriculture Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
چکیده [English]

There are many scientific reports about the detrimental effect of environmental stresses on Rhizobium-legume symbiosis. Selection of some strains with high efficiency and tolerance to environmental stresses is the most commonly acceptable solution for that problem. In order to investigate the effects of inoculation of stress tolerant bean-nodulating Rhizobium strains on growth characteristics of bean and symbiotic efficiency, a greenhouse experiment was conducted with 29 strains of Rhizobium, one level of nitrogen (N=200 kg/ha) and a control treatment in a completely randomized design with three replications. Selected strains provided by the microbial collection of Soil and Water Research Institute. Plants were maintained up to 50% flowering and then harvested. Dry and wet weight of shoot, root and symbiosis efficiency were measured. The results showed that there was a significant difference in shoot dry weight and based on the results of this part, 4 strains (CCSM-B01171, CCSM-B01172, CCSM-B01186 and CCSM-B01210) were selected as strains with high efficiency in nitrogen fixation. Two more strains were also selected CSM-B01232 and CCSM-B01233 strains (type International strains) for next experiments. Tolerance of Selected Stains (totally 6 strains) to four environmental stress including pH in three levels (5, 7, 9), salinity in four levels (0.97, 4, 8 and 12 dS/m), drought in five levels (0, -0.05, -0.25, -0.9 and -3.4 MPa) and temperature in three levels (29, 37 and 42 °C) were assessed in the culture medium. Based on the results, CCSM-B01172, CCSM-B01171 and CCSM_B01232 strains had the highest tolerance to pH. CCSM-B01210 strain was resistant to drought. CCSM-B01186 strain had the highest tolerance to temperature and salinity environmental stress and recommended for further research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Environmental stresses
  • Nitrogen biological fixation
  1. اسدی رحمانی، ه.، م. افشاری، ک. خاوازی، ف. نورقلیپور وا. اوتادی. 1384. بررسی تأثیر سویه­های ریزوبیومی، بومی خاک­های ایران بر عملکرد وخصوصیات کیفی لوبیا.مجله علوم خاک وآب.19: 215-223.
  2. اسدی رحمانی، ه. و ن. صالح راستین. 1381. بررسی تحمل به حرارت و تثبیت نیتروژن در سویه­های ریزوبیوم همزیست سویا. مجله علوم خاک وآب. 16: 179-188.
  3. جهان، م.، م. نصیری محلاتی، م. د. سالاری و م. قربانی. 1388. اثرات زمان استفاده از کود دامی و کاربرد انواع کودهای زیستی بر ویژگی­های کمی وکیفی کدو پوست کاغذی((Cucurbita pepo L.. نشریه پژوهش­های زراعی ایران، 8: 726-737.
  4. خنافری، آ.، م. منسوبی و ص. اربابیان. 1388. بررسی توان تولید آن توسیانین در ریزوبیوم در حالت زندگی همزیست و آزاد. مجله دانش میکروبشناسی. 2: 53-62.
  5. علیخانی، ح. 1389. بررسی توان تحمل به شوری وخشکی جدایه­های ریزوبیومی همزیست عدس در شرایط در و نشیشه­ای. مجله تحقیقات آب وخاک ایران. 42: 161-155.
  6. میرشکاری، بوع. جوانشیر،ع. 1388.تأثیر کود زیستی نیتراژین و سطوح مختلف کود اوره بر صفات فیزیولوژیک و عملکرد بیولوژیک ذر تهیب رید704 در مناطق نیمه خشک سرد، یافته های نوین کشاورزی، 403-411.
  7. Azarpour, E., M.K. Motamed, M. Moraditochaee and H.R. Bozorg. 2012. Effects of bio, mineral nitrogen fertilizer management, under humic acid foliar spraying on fruit yield and several traits of eggplant (Solanum melongena L.). African Journal of Agricultural Research, 7: 1104-1109.
  8. Jebara, M., M. Elarbi, A. Ridha Mhamdi, R. Ghrir, R. and M. Mars. 2000. Effect of salt on Sinorhizobium sp. Isolates from Tunisia either in vitro or in association with Medicado sp. Cahiers Agricultures, 9 (2): 99-102.
  9. Elshiekh, A. 1998. Effect of salt on rhizobia and bradyrhizobia. Annals of Applied Biology, 132 (3): 507-524.
  10. Keck, T.J., P. Wagent, W.F. Campbell and R.E. Knighton. 1984. Effect of water and salt stress on growth and acetylene reduction in alfalfa. Soil Science Society of America Journal, 48:1310-1315.
  11. Kucuk, C., and M. Kivanc. 2008. Preliminary Characterization of Rhizobium Strains Isolated from Chickpea Nodules. African Journal of Biotechnology, 7 (6): 772-775.
  12. Lindstrom, K., and H. Myllyniemi. 1987. Sensitivity of red clover rhizobia to soil acidity factor in pure culture and in symbiosis. Plant and Soil, 98: 353-362.
  13. Mensah, J.K., F. Esumeh, M. Lyamu, and C. Omoifo. 2006. Effect of Different Salt Goncentrations and pH on Growth of Rhizobium sp. And a Cowpea-Rhizobium Association. American Eurasian Journal Agriculture and Environment, 3: 198-202.
  14. Michel, B.E., and M.R. Kaufmann. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiology, 51 (5): 914-916.
  15. Michiels, J.C. Verreth, and J. Vanderleyden. 1994. Effects of Temperature Stress on Bean-Nodulating Rhizobium Strains. Applied and Environmental Microbiology, 60 (4), 2006-1212.
  16. Ogutcu, H., O. Algur, E. Elkoca, and F. Kantar. 2008. The determination of symbiotic effectiveness of Rhizobium strains isolated from wild chickpeas collected from high altitudes in Erzurum. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 32 (4): 241-248.
  17. Rodrigues, C., M. Laranjo, and S. Oliveira. 2006. Effect of heat and pH stress in the growth of chickpea mesorhizobia.Current Microbiology, 53 (1): 1–7.
  18. Selmen, A.W. 1952. Soil Microbiology. Mac Millan, England.
  19. Silva, C., P. Vinuesa, L.E., Eguiarte, R. Esperanza-Martinez, and V. Souza. 2003.Rhizobium etli and Rhizobium gallicum nodulate common bean (Phaseolus vulgaris) in a traditionally managed milpa plot in Mexico, population genetics and biographic implications. Applied Enviromental Microbiology, 69: 884-893.
  20. Sprent, J., and P. Sprent. 2000. Nitrogen Fixing Organisms. Chapman and Hall.
  21. Vmanchanda, I., and N. Garg. 2008. Salinity and its effects on the functional biology of legumes. Journal Plant Physiology, 30 (5):595-618.
  22. Yadav, A.S., and K. Nehra. 2013. Selection / isolation of high temperature tolerant strains of rhizobium for management of high temperature stress on Rhizobium- Legume symbiosis. International Journal of Microbial Resource Technology, 2: 47-57.