دکتر حسینعلی علیخانی
-
پریفایتون، جامعه زیستی پیچیده ای مشتمل بر ریزجانداران و موجودات زنده مختلف و متعلق به گروه های فیزیولوژیک مختلف است که به انواع بسترهای معلق در بوم سازگان های غرقاب متصل می شود. لایه های زیستی پریفایتیک، نقشی کلیدی در پویایی بوم سازگان های غرقاب ایفا می نمایند و از ظرفیت قابل توجهی در آلاینده زدایی برخوردارند. در مقاله پیش رو، جوانب مختلف مربوط به قابلیت های بیوفیلم های پریفایتیک در حذف برخی از کلیدی ترین آلاینده های زیست محیطی، همچون آلاینده های آلی و دارو های شیمیایی، فلزات سنگین، میکروپلاستیک ها و نیز عناصر غذایی، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، سازوکارهای مختلف بکار گرفته شده توسط جوامع پریفایتیک برای حذف آلاینده های مختلف، به شیوه ای منسجم ارایه شده است. مطالعه مروری حاضر سعی دارد تا با ارایه یافته های پژوهش های اخیر در قالب محتوای علمی و کاربردی، تشریح چالش های متداول در استفاده زیست فناورانه از پریفایتون و نیز ارایه برخی از مهم ترین محورهای پژوهشی برای تحقیقات آینده، در راستای افزایش دانش پیرامون بهره وری و نیز توسعه فنون نوین زیست پالایی مبتنی بر پریفایتون مثمر ثمر واقع شود. کاربرد پریفایتون به منظور حذف آلاینده ها، در راستای تازه ترین جهت گیری ها در گفتمان های مربوط به فناوری های زیست پالایی پیرامون بهره مندی از ظرفیت های کنسرسیوم های میکروبی در مقابل استفاده از سویه های میکروبی منفرد قرار دارد. در این مقوله، نتایج بدست آمده از پژوهش ها نشان داده است که حضور توام چندین گروه میکربی در یک جامعه زیستی مانند پریفایتون، با افزایش مقاومت ریزجانداران در برابر انواع شرایط محیطی نامساعد و نیز افزایش ظرفیت آلاینده زدایی در جامعه زیستی همراه است. بر اساس مطالعات ارایه شده در این مقاله، جوامع زیستی پریفایتیک قادر هستند تا از طریق سازوکارهای مختلف، نسبت به تغییر و تبدیل و نیز تجزیه زیستی دامنه گسترده ای از آلاینده ها عمل کنند.کلید واژگان: آلاینده زدایی, آلودگی محیط زیست, بیوفیلم, پریفایتون, زیست پالاییPeriphyton is a complex biological community comprising microorganisms and organisms from different physiological groups that collectively attach to various submerged surfaces in wetland ecosystems. Periphytic biofilms play a critical role in the wetland ecosystem’s dynamicity and possess a considerable capacity for decontamination. The following article examines the various aspects of periphytic biofilms’ capacity for removing some of the most critical environmental pollutants, including organic pollutants, pharmaceuticals, heavy metals, microplastics, and excess nutrients. The paper provides comprehensive discussions on the critical pollutant removal mechanisms employed by the periphytic communities. Additionally, the paper endeavors to contribute to the available knowledge regarding utilizing and developing periphyton-derived bioremediation technologies by presenting the most recent research findings, discussing common challenges in periphyton’s biotechnological application, and delineating crucial research gaps to postulate future research questions. Applying periphyton in pollutant removal aligns with the most recent paradigm of bioremediation technologies advocating the use of microbial consortia instead of single microbial species. In this regard, research results convey that the simultaneous presence of multiple microbial groups together in a biological community (such as periphyton) increases the microorganisms’ resistance to unfavorable environmental conditions and enhances the biological community’s capacity for decontamination. Based on the studies presented in this article, periphytic biological communities can employ different mechanisms to transform and biodegrade a wide array of pollutants.Keywords: biofilm, bioremediation, decontamination, Environmental Pollution, Periphyton
-
پریفایتون یک لایه زیستی است که در اراضی غرقاب به ویژه شالیزارها به طور گسترده پراکنده بوده و نقش مهمی در چرخه عناصر غذایی در این زیست بوم ها ایفا می نماید. با این حال، تاثیر آن بر شاخص های رشد گیاه برنج (Oryza Sativa) به ندرت گزارش شده است. این مطالعه با هدف بررسی اثر پریفایتون های طبیعی شالیزارهای استان گیلان و همچنین غنی شده با ریزجاندارن برتر محرک رشد گیاه که از همان پریفایتون ها جداسازی شده اند بر ویژگی های رشدی گیاه برنج، طراحی و اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی شامل تیمار WP بدون پریفایتون، تیمار PN1 اپی پلون 13، PN2 اپی فایتون 8 و PN3 اپی پلون 6، تیمار PN1 + Bacillus cereus، تیمار PN2+ Talaromyces stipitatus و تیمار PN3 +Acinetobacter calcoaceticus + Talaromyces minioluteus بودند. همچنین تیمار کود فسفردر چهار سطح (F0: بدون کود فسفر، F1: تامین 50 درصد کود فسفر از منبع مونو کلسیم فسفات، F2 تامین 100 درصد از مونوکلسیم فسفات و F3: تامین 100 درصد از منبع خاک فسفات) بود که در قالب یک طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل اجرا شد. نتایج این مطالعه نشان داد که حضور پریفایتون طبیعی در خاک، شاخص جوانه زنی بذور برنج را 4/1 برابر و پریفایتون غنی شده 9/1 برابر نسبت به تیمار شاهد افزایش دادند. شاخص زنده مانی گیاهچه های برنج با کاربرد پریفایتون طبیعی حدود 10 درصد کاهش نشان داد ولی با غنی کردن آن با ریزجاندار محرک رشد گیاه این اثر منفی کاهش یافت و مانند تیمار شاهد شد. تیمار پریفایتون غنی شده با باکتری برتر محرک رشد گیاه Bacillus cereus در سطوح مختلف کود فسفرشاخص ارتفاع گیاهچه های برنج (%5/3)، طول ریشه (%4/9)، وزن زیست توده گیاهچه های برنج (%1/6) و فسفر شاخساره (%8/35) را نسبت به تیمار شاهد افزایش داد. در نهایت با توجه به نتایج این تحقیق می توان گفت، از پریفایتون غنی شده با ریزجاندارن برتر محرک رشد گیاه می توان به عنوان یک کود زیستی چند منظوره در شالیزارها استفاده نمود که به رشد بهتر گیاه کمک می نماید.
کلید واژگان: اپی پلون, اپی فایتون, شاخص جوانه زنی, شاخص زنده مانی, لایه زیستی پریفایتونBackground and ObjectivesTraditionally, most researches on artificial wetlands focuses only on two phases, i.e., water and soil, ignoring or underestimating the importance of the microbial aggregates between them, the third phase in artificial wetlands. Filamentous algae grow substantially by attaching themselves to the soil/sediment surface and form aggregates with bacteria, fungi, and other micro- and meso-organisms (e.g., protozoa and metazoa), known as periphytic biofilms. Actually, periphytic biofilms are ubiquitous in wetlands (including paddy fields) and play a major role in regulating nutrient cycling in these ecosystems. However, their effects on rice plant growth indices have been rarely reported. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of natural periphyton and enriched periphyton with plant growth-promoting microorganisms on germination and rice growth indices.
MethodologyTo achieve the objectives of this study, first three periphyton samples were collected from paddy fields of Guilan province and grown in BG11 medium in the laboratory. Then, the superior bacteria and fungi that stimulated plant growth were isolated from the periphyton mass and the periphyton samples were enriched with these microorganisms. The greenhouse experiment was conducted in 1399 in the research greenhouse of the Department of Soil Science and Engineering, University of Tehran. For this purpose, 2.5 kg pots with a length of 25 cm and a diameter of 15 cm were selected for greenhouse experiments. Twenty rice seeds (Oryza Sativa: cultivar Hashemi) were placed directly in pots in three replications for each treatment. About 100 mL of natural periphyton suspension grown in BG11 medium (equivalent to 2 g/kg dry weight) and periphyton enriched with superior bacteria and fungi and a mixture of bacteria + fungi was added to the pots. Experimental treatments included WP treatment: without periphyton, PN1 epipelon 13, PN2 epiphyton 8 and PN3 epipelon 6, PN1 + Bacillus cereus, PN2 + Talaromyces stipitatus and PN3 +Acinetobacter calcoaceticus + Talaromyces minioluteus. Also, phosphorus fertilizer treatment at four levels (F0: without phosphorus fertilizer, F1: supply of 50% of phosphorus fertilizer from mono calcium phosphate source, F2: supply of 100% of mono calcium phosphate and F3: supply of 100% of rock phosphate source) was added to the pots. The treatments were grown in three replications in a greenhouse with a temperature between 25–35 °C for 30 days in 80 percent humidity.
FindingsThe results showed that the presence of natural and enriched periphyton in the soil increased the germination index of rice seeds compared to the control by about 1.4 and 1.9 times, respectively. The rice seedlings decreased by about 10 percent with the presence of natural periphyton, but this negative effect was lowered by enrichment of plant growth promoting microorganisms. Measurement of rice seedling height index showed that the highest measured height was related to the treatment of periphyton enriched with Bacillus cereus (PSB) at F2 level of 39 cm. In general, in natural periphyton treatments, about 15 percent of the height of rice shoots was lower than the control treatment and periphyton treatments enriched with superior microorganisms. The maximum measured root length was related to the treatment of recombinant periphyton with Bacillus cereu (PSB) with 16.95 cm. The lowest root length was measured in natural periphyton treatment (PN3) with 11.5 cm. The highest shoot to root ratio was related to periphyton treatment enriched with Bacillus cereus at F2 and F3 fertilizer levels with 0.7 and 0.68, respectively, with a statistically significant difference at level 95 percentage (p˂ 0.05) compared to other treatments. The maximum weight of rice biomass in periphyton enriched with Bacillus cereus (PSB) treatment, which was the enriched with plant growth promoting bacterium, was measured at F2 and F3 fertilizer levels with 8.7 and 8.3 g, respectively. In general, measurement of rice seedling height, root length, biomass weight and phosphorus in shoots showed that treatment of enriched periphyton with Bacillus cereus at different levels of phosphorus fertilizer had a positive effect and led to an increase of 3.5, 9.4, 6.1, and 35.8 percent compared to the control treatment, respectively.
ConclusionFinally, it can be concluded that periphyton enriched with superior plant growth microorganisms can be used as a multi-functional biofertilizer in paddy fields, it increases plant growth and efficiency of fertilizer, and it can also control weeds in paddy fields.
Keywords: Epipelon, Epiphyton, Germination index, Periphytic biofilm, Vital index -
Pollution, Volume:9 Issue: 3, Summer 2023, PP 1190 -1207Petroleum contains carcinogens and toxic substances that can have an unfavorable impact on environmental quality and human health when the soil becomes contaminated with crude oil. BBiostimulation and bioaugmentation are the main strategies in the bioremediation of oil-contaminated soils. To decompose old-aged petroleum pollution in saline soil, a full factorial experiment was utilized. The experiment was designed using a completely randomized design with four factors: bacterial inoculum, sugarcane bagasse, chemical fertilizer, and molasses. The application of these factors was conducted in four separate experiments: pretreatment of agricultural soil and spent mushroom compost, pretreatment of spent mushroom compost, pretreatment of agricultural soil, and no pretreatment. After a 60-day incubation period at 28 ˚C, the results showed that the organic wastes of molasses and spent mushroom compost in combination with bacterial inoculum reduced total petroleum hydrocarbons 38 and 33.3%, respectively. Molasses had a considerable impact on increasing the efficiency of bacterial inoculum 1 and bacterial inoculum 3. Similarly, spent mushroom compost was found to significantly affect bacterial inoculum 1. In addition, bagasse was observed to accelerate the bioremediation process by improving the physical conditions of the soil. In the pretreatment of agricultural soil, bagasse in combination with bacterial inoculum 1 and chemical fertilizer reduced the total petroleum hydrocarbons significantly (38%) compared to the control treatment. These results highlight the effectiveness of organic wastes as biostimulation agents in promoting the growth and reproduction of the soil microbial community, as well as establishing the bacterial inoculum.Keywords: Petroleum pollution, Biostimulation, Bioaugmentation, Organic Wastes, molasses
-
امروزه به منظور افزایش کارآیی مصرف کودها و کاهش آلودگی محیط زیست، تولید و مصرف کودهای آهسته رهش مورد توجه قرار دارد. هدف از انجام این پژوهش کاربرد سه روش روتاری درام (A)، سنتز هیدروژل همزمان (B) و دو مرحله ای (C) برای کاهش سرعت حلالیت کود اوره با استفاده از نشاسته به عنوان یک منبع ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست و بررسی اثر مقایسهای این کودها، بر رشد و پاسخ های تغذیهای گیاه گوجه فرنگی بود. در ابتدا کودها به سه روش سنتز شدند. نتایج نشان داد که میزان رهاسازی اوره پس از 6 ساعت از کودهای A، B و C در مقایسه با اوره معمولی به ترتیب 22/29، 33/87 و 08/32 درصد کاهش یافت. مقایسه روش های پوشش دهی نشان داد که بیشترین مقدار وزن خشک (ریشه و اندام هوایی)، طول ساقه، میزان کلروفیل و تعداد برگ و شاخه های جانبی در تیمار کودی C مشاهده شد. کارآیی مصرف نیتروژن و بازیابی ظاهری نیتروژن در تیمار کودی C به ترتیب 54/36 و 04/27 درصد نسبت به اوره افزایش یافت. بنابراین استفاده از نشاسته به عنوان یک بیوپلیمر طبیعی در ساختار این کودها باعث کاهش اتلاف نیتروژن و آلودگی محیط زیست می شود.
کلید واژگان: پوشش دهی, روتاری درام, کود آهسته رهش, گوجه فرنگی, نانوکامپوزیتToday, in order to increase the efficiency of fertilizer use and reduce environmental pollution, the production and consumption of slow-release fertilizers is considered. The objective of the current study was to apply three methods of rotary drum (A), insitu hydrogel synthesis (B) and two-stage (C) to reduce the solubility rate of urea fertilizer using starch as a cheap and environmentally friendly source and evaluation the comparative efficiency of these samples on the growth and nutritional responses of tomatoes. At first, fertilizers were synthesized in three methods. Then, the effects of synthesized samples (A,B and C) were compared with un-coated urea granules on morphological characteristics of tomatoes. A factorial based on completely randomized blocks design were utilized with three replications in 2020 in greenhouse conditions, at 180 and 420 kg/ha of each fertilizer treatment. The results showed that urea release rate after 6 hours from synthesized (A, B and C) fertilizers was reduced 87.33, 32.08 and 29.22%, respectively compared to un-coated urea. Comparison of coating methods showed that the highest amount of dry weight (roots and shoots), stem length, chlorophyll content and number of leaves and lateral branches were observed in C fertilizer treatment. Nitrogen use efficiency and apparent nitrogen recovery in C fertilizer treatment increased 36.54 and 27.04% compared to urea, respectively. The use of starch as a natural biopolymer in the structure of these fertilizers reduces nitrogen loss and environmental pollution.
Keywords: Coating, Nanocomposite, Slow release fertilizer, Rotary Drum, Tomato -
پریفایتون یک لایه زیستی است که به طور گسترده در زمین های غرقابی مانند شالیزارها حضور دارد و نقش مهمی در چرخه عناصر غذایی در این اکوسیستم ها ایفا می کند. تاکنون، به نقش این لایه زیستی در انحلال و جذب فسفر نامحلول در شالیزارهای کشور پرداخته نشده است. این مطالعه در آزمایشگاه تحقیقاتی گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تهران در سال 1399با هدف بررسی نقش پریفایتون های رشد کرده در شالیزارهای استان گیلان در آزادسازی و جذب فسفر انجام شد. برای این منظور از 20 مزرعه شالیزاری استان گیلان از دو بخش اپی پلون (LON) و اپی فایتون (TON) نمونه برداری شد. نتایج این مطالعه نشان داد که حدود 68 درصد جمعیت اجزای اتوتروف در نمونه های اپی پلون و اپی فایتون مربوط به دو جنس Chlorella و Chlorococcum بود. جنس های Lyngbya، Scenedesmus، Nostoc و Navicula در رتبه های بعدی بیشترین فراوانی قرار داشتند. نتایج انحلال فسفات نشان داد که نمونه LON 6 و 13 و TON 8 بیشترین توان انحلال فسفر را دارند. توان جذب فسفر در نمونه LON 6 و 13 نیز بسیار بالا بود و نسبت به زیست توده اولیه به ترتیب 1840 و 2000 درصد افزایش یافته است. این مقدار در نمونه TON 8 برابر 825 درصد بود. همچنین نتایج نشان داد که نمونه های اپی پلون توانایی بالاتری نسبت به نمونه های اپی فایتون از نظر جذب و نگهداری فسفر دارند. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که پریفایتون توانایی بالایی در جذب فسفر دارد که این به کاهش هدر رفت کود مصرف شده منجر می شود و به افزایش کارایی آن کمک شایانی می نماید و از این جهت منجر به کاهش آلودگی غیرنقطه ای می شود.کلید واژگان: باکتری حل کننده فسفات, پریفایتون, کود کندرها, فسفر, جلبکPeriphyton is a biological layer that is widely present in flood plains such as paddy fields and plays an important role in the nutrient cycle in such ecosystems. The role of this biological layer in dissolving and absorbing insoluble phosphorus in the country's paddy fields has not been recognized so far. This study was performed in the research laboratory of the department of soil science and engineering, university of Tehran in 2020 to investigate the role of periphyton grown in paddy fields of Guilan province in the release and absorption of phosphorus. For this purpose, 20 paddy fields in Guilan province were sampled from epipelon (LON) and epiphyton (TON). The results showed that about 68% of the population of autotrophic components in epipelon and epiphyton samples belonged to Chlorella and Chlorococcum. The genera Lyngbya, Scenedesmus, Nostoc and Navicula were the most abundant in the next ranks. The results of phosphate dissolution showed that samples of LON 6 and 13 and TON 8 have the highest solubility of phosphorus. Phosphorus uptake capacity was also very high in LON 6 and 13 samples and increased by 1840 and 2000% compared to the initial biomass, respectively. This amount was 825 percent in the TON 8. The results also showed that epipelon samples showed a higher ability than epiphyton samples in terms of phosphorus absorption and retention. In general, the results of this study showed that the periphytic biofilm has a high ability to absorb phosphorus, which reduces the waste of fertilizer used and therefore helps to increase its efficiency, and thus reduces non-point pollution.Keywords: Phosphate-solubilizing bacteria, Periphyton, Slow-release fertilizer, Phosphorus, Algae
-
این پژوهش با هدف بررسی توان حل کنندگی فسفات و برخی از مولفههای تحریک رشد گیاه در باکتریها و قارچهای جداسازی شده از پریفایتونهای نمونه برداری شده از20 مزرعه شالیزار استان گیلان انجام شد. 44 جدایه باکتری و 32 جدایه قارچی توانمند در انحلال فسفات جداسازی شد که از این میان 10 جدایه باکتری و 5 جدایه قارچ برتر برای آزمونهای تکمیلی انتخاب گردید. نتایج نشان داد که باکتریهای 13B25 و 6B11 با بیشترین توان انحلال، به ترتیب 354 و 3/327 میلیگرم در لیتر فسفر حل کردند. توان تولید سیدروفور (بر اساس شاخص HD/CD) توسط جدایه 13B25 برابر 2/3 و جدایه 6B11 برابر 4/3 با افزایش معنی دار (p˃0.001) نسبت به سایر جدایه ها بود. در بین جدایههای قارچ، دو جدایه 6F11 و 8F12 بهترین ویژگیهای محرک رشد گیاه را داشتند. میزان انحلال فسفر توسط این دو جدایه به ترتیب برابر 742 و 818 میلیگرم در لیتر بود. نتایج شناسایی مولکولی جدایههای برتر باکتری نشان داد که باکتری 13B25 بیشترین شباهت را به Bacillus cereus و باکتری 6B11 به Acinetobacter calcoaceticus شبیه است. قارچ 6F9 از نوع Talaromyces minioluteu و قارچ 8F12 بیشترین شباهت را به Talaromyces stipitatus داشت. ریزجانداران پریفایتون با تولید اسیدهای آلی مختلف و عمدتا گلوکونیک اسید، 2-کتوگلوکونیک اسید، مالیک و اگزالیک اسید منجر به انحلال فسفات نامحلول شدند. بطور کلی، پریفایتون های تشکیل شده در شالیزارها می تواند به عنوان یک منبع مفیدی برای جداسازی قارچ ها و باکتری های محرک رشد گیاه در نظر گرفته شوند.
کلید واژگان: اکسین, انحلال فسفات, باکتری, پریفایتون, قارچ, سیدروفور, شالیزارTo date, no research has been done on the role of periphyton in paddy fields, especially on phosphate solubilizing ability of bacteria and fungi isolated from the biofilm. The aim of this study was to investigate the phosphate solubilizing ability and some other plant growth promoting (PGP) traits of bacteria and fungi isolated from the periphyton sampled from 20 paddy fields in Guilan province. In this study, 44 bacterial isolates and 32 fungal isolates capable of solubilizing phosphate were isolated. Among the microbial isolates, effective 10 bacterial isolates and 5 fungal isolates were selected for additional tests. The results showed that bacterial isolates 13B25 and 6B11, with the highest phosphate solubilization, solubilized 354 and 327.3 mg P l-1, respectively. The ability to produce siderophore (based on HD / CD index) by isolate 13B25 and 6B11 was equal to 3.2 and 3.4, respectively, with a significant increase (p < 0.001) compared to other isolates. The production of indole-3-acetic acid by the isolates 13B25 and 6B11 was 175.3 and 205.7 μg ml-1, respectively. Among the fungal isolates, two isolates, 6F11 and 8F12, were the best in PGP traits. The solubilization content of phosphorus by these two fungal isolates was 742 and 818 mg l-1, respectively. The results of molecular identification of effective bacterial isolates showed that 13B25 and 6B11 were most similar to Bacillus cereus and Acinetobacter calcoaceticus, respectively. In addition, fungal isolates 6F9 and 8F12 were most similar to Talaromyces minioluteu and Talaromyces stipitatus, respectively.
Keywords: Auxin, Fungi, Periphyton, Phosphate Solubilization, Siderophore -
استرهای اسید فتالیک ترکیبات سنتزی هستند که به عنوان نرم کننده در ترکیبات پلی مری و پلاستیک استفاده می شوند. ورود این ترکیبات به محیط زیست و چرخه غذایی انسان و ایجاد انواع سرطان ها، باعث افزایش نگرانی جهانی شده است. هدف از این پژوهش بررسی غلظت استرهای اسید فتالیک در خاک در معرض شیرابه زباله (محل دفن زباله) و یافتن یک کنسرسیوم میکروبی با قابلیت تخریب این آلاینده ها می باشد. غلظت استرهای اسید فتالیک در خاک با استفاده از روش التراسونیک و توسط دستگاهGC-MS اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت دی اتیل هگزیل فتالات در خاک (52/4 mg Kg-1) 6 برابر استاندارد جهانی آن (7/0mg Kg-1) بود. غنی سازی میکروبی در محیط کشت معدنی حاوی استرهای اسید فتالیک صورت پذیرفت (دمای30 درجه سلسیوس و 120rpm) و کنسرسیوم میکروبی توانمند در تجزیه استرهای اسید فتالیک جدا شد. به منظور بررسی تجزیه بیولوژیکی استرهای اسید فتالیک توسط کنسرسیوم جداسازی شده، غلظت باقی مانده فتالات ها با اتیل استات استخراج و با دستگاه GC-MS اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که این کنسرسیوم توانست بالاتر از 96 درصد فتالات های با وزن مولکولی کم دی متیل فتالات و دی اتیل فتالات و دی بوتیل فتالات (فتالات با وزن مولکولی متوسط) را تجزیه کند (دمای30 درجه سلسیوس و 120rpm). در مورد دی اتیل هگزیل فتالات (پرمصرف ترین نرم کننده جهان) نیز این کنسرسیوم توانست 55 درصد آنرا در غلظت 400 میلی گرم بر لیتر تخریب نماید. بعلاوه ، تجزیه استرهای اسید فتالیک توسط این کنسرسیوم به صورت جداگانه، تقریبا به صورت کامل صورت پذیرفت (پنج روز انکوباسیون، دمای30 درجه سلسیوس و 120rpm). نتایج ما تخریب بیولوژیکی استرهای اسید فتالیک توسط این کنسرسیوم را اثبات کرده و امکان استفاده از آن را برای پالایش زیستی فتالات در خاک های آلوده توصیه می کند.
کلید واژگان: زیست پالایی, شیرابه زباله, فتالات, نرم کننده هاPhthalic acid esters are synthetic compounds used as emollients in polymer and plastic compounds. The entry of these compounds into the environment and the human food cycle and the development of a variety of cancers has raised global concerns. The purpose of this research was to investigate the concentration of phthalic acid esters (PAEs) in the soil exposed to the leachate (landfill) and finding a microbial consortium capable of the degradation of these pollutants. The concentration of phthalic acid esters in the soil was measured by the ultrasonic method and GC-MS. The results showed that the concentration of diethyl hexyl phthalate (DEHP) in soil (4.52 mg/Kg) was 6 times that of its international standard (0.7 mg/Kg). Microbial enrichment was performed in a mineral salt medium containing phthalic acid esters (30 o C and 120 rpm) and a microbial consortium capable of degrading phthalic acid esters was isolated. To investigate the biodegradation of phthalic acid esters by consortium, the residual phthalate concentration was extracted with ethyl acetate and measured by GC-MS. The results showed that the this consortium was able to degrade more than 96% of low molecular weight phthalates of dimethyl phthalate, diethyl phthalate and dibutyl phthalate (medium molecular weight phthalate) (30 o C and 120 rpm). In the case of DEHP (the world's most widely used plasticizer), the consortium was able to degrade it by 55% at 400 mg/L. Besides, phthalic acid esters separately were degraded almost completely by this consortium (5 days incubation, 30 oC, 120 rpm). Our results demonstrate the biodegradation of phthalic acid esters by this consortium and recommend its use for bioremediation of phthalates in contaminated soils.
Keywords: Bioremediation, Leachate, Phthalate, Plasticizers -
The bio-mediated soil improvement techniques have been gaining increasing attention recently. In this method, the bacteria was cultivated aerobically in the laboratory and added to the soil with reactant solutions such as urea and calcium chloride. Most of the existing studies are on sandy soils and few researches have been done on silty sandy soils. However, most soils in nature are compounds of fine-grained and coarse-grained soils. In fine-grained soils, silt does not have very good resistance due to the lack of adhesion between its particles. Hence, in this study Sporosarcina pasteurii bacterium was cultivated aerobically for stabilizing sand with different percentages of silt to determine the optimum bacteria suspension volume. After some bacterial tests such as measuring bacterial growth, standard plate count, gram staining, pH determination, growth without urea, and urease test, geo-technical tests like soil sieve, compaction, and Atterberg limits were also done. Standard plate count was estimated 2.5*108 through serial dilution plating and culture media pH was determined 8.64 from different samples. Moreover, to achieve the best results, different sampling methods were compared. As the calcium carbonate creates a network of calcified bridges of calcite between sand grains, an electron microscope was used for scanning the surface with a focused beam of electrons. Results of triaxial tests show that the maximum strength for samples with 0%, 10%, 20%, 30% and 40% of silt was improved from 700, 900, 750, 600 and 550 to 1100, 1400, 1550, 1600, and 1500 kPa respectively by adding optimum bacteria suspension volume.
Keywords: Bio-mediated Soil Improvement, Microbial Geo-Technology, Sporosarcina Pasteurii Bacterium, Optimum Bacteria Suspension Volume, Triaxial Tests -
پاکسازی آلودگی نفتی در محیط ناهمگون خاک با پیچیدگی هایی روبه رو است که عواملی نظیر شوری خاک و سن آلودگی به سختی آن می افزایند. این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر یکی از سویه های بومی باکتری رودوکوکوس و انواع پسماندهای آلی در کاهش هیدروکربن های نفتی کل یک خاک شور آلوده به نفت خام در شرایط انکوباسیون اجرا شد. بدین منظور، آزمایشی به صورت فاکتوریل کامل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار فاکتور تلقیح باکتریاییRhodococcus cercidiphylli Y1M65003 ، پنج درصد ضایعات کمپوست قارچ، پنج درصد باگاس نیشکر و افزودن منبع نیتروژن و فسفر با نسبت 100:10:1 از منبع اوره و سوپرفسفات تریپل طراحی گردید. نتایج تجزیه واریانس داده های حذف هیدروکربن های کل نشان داد که چهار فاکتور مورد بررسی توانستند اثر معنی داری (0/001>P) بر کاهش هیدروکربن های کل خاک داشته باشند که از میان آن ها فاکتور تلقیح باکتریایی سهم بیشتری در واریانس متغیر وابسته داشت. اثرات متقابل مایه تلقیح باکتریایی با هر یک از فاکتورهای ضایعات کمپوست قارچ، باگاس و منبع نیتروژن و فسفر نیز بر تجزیه هیدروکربن های کل خاک معنی دار بود (0/01>P). کاراترین تیمار در کاهش هیدروکربن های کل نفت خاک تلفیقی از فاکتورهای مایه تلقیح باکتریایی، ضایعات کمپوست قارچ و منبع نیتروژن و فسفر بود. این تیمار توانست در طی 60 روز، 35/4درصد از هیدروکربن های کل نفت خاک را کاهش دهد. نتایج نشان داد که افزودن ضایعات کمپوست قارچ و تحریک زیستی ناشی از منبع نیتروژن و فسفر می تواند توان باکتری رودوکوکوس را در تجزیه هیدروکربن های نفتی افزایش دهد.
کلید واژگان: ضایعات کمپوست قارچ, باگاس, آلودگی نفتی, تحریک زیستی, تقویت زیستیThere are hardships in oil-polluted soil remediation that are increased by factors, such as soil salinity and pollution age. This study aimed to evaluate the effect of the native strain of Rhodococcus bacterium and organic waste on the the total petroleum hydrocarbons reduction in contaminated saline soil by crude oil in incubation condition. For this purpose, a full factorial experiment using a completely randomized design was conducted with four factors: bacterial inoculation of Rhodococcus cercidiphylli Y1M65003, 5% spent mushroom compost, 5% sugarcane bagasse, and addition nitrogen and phosphorus with 100: 10: 1 ratio from urea and superphosphate triple. The analysis of variance of total petroleum hydrocarbons elimination showed that all four factors could significantly affect (p
Keywords: Spent Mushroom Compost, Bagasse, Petroleum pollution, Biostimulation, Bioaugmentation -
International Journal of Horticultural Science and Technology, Volume:10 Issue: 1, Winter 2023, PP 53 -68
To evaluate the effects of four licorice plant growth-promoting bacteria (PGPB), i.e. Pantoea agglomerans (S72), Serratia rubidaea (S28) Pseudomonas azotoformans (E101), Pseudomonas frederiksbergensis (E56) on licorice seed germination and seedling growth, two experiments were conducted at the Research Laboratory and Greenhouse, University of Tehran in 2019. Treatments were bacterial strains in eight levels (sole or in combination) and growing media at four levels of M1 (sand + perlite (1: 1)), M2 (soil + cow manure), M3 (soil + mycorrhiza fungi) and M4 (soil + mycorrhiza fungi+ cow manure). Germination quality criteria and some morphological traits of two-month-old seedlings were evaluated. The results of seed germination showed that in most of the evaluated traits, bacterial treatments performed better than the control, although in some cases, there were no significant differences with the control. Also, in some cases, endophytic bacteria had an effective role in improving seed germination index compared to rhizospheric bacteria. According to the experiment results of seedling growth, M4 in combination with two endophytic bacteria (E101 and E56), of the Pseudomonas genus in licorice plants, had a superior performance in improving the initial growth and establishment qualities of the licorice plants. Regarding most of the traits, the co-application of mycorrhiza with S28 (M3B3) showed the lowest values. The results of this study indicated the potential use of licorice endophytic bacteria as a source of biofertilizer for the improvement of licorice seed germination and growth and, if possible, for similar applications in other plant species. Abbreviations M1 (sand + perlite (1: 1)), M2 (soil + cow manure), M3 (soil + mycorrhiza fungi) and M4 (soil + mycorrhiza fungi + cow manure), Plant growth-promoting bacteria (PGPB), Indole-3-acetic acid (IAA), B1 (Pantoea agglomeransz (S72)), B2 (Serratia rubidaea (S28)), B3 (Pseudomonas azotoformans (E101)), B4 (Pseudomonas frederiksbergensis (E56)
Keywords: Biofertilizer, endophytic bacteria, germination quality, Growing media, Licorice, Pseudomonas sp -
مقدمه و هدف
استفاده از کودهای زیستی همانند باکتری های محرک رشد گیاه به منظور کاهش صدمات ناشی از تنش کم آبی در گیاهان و بهبود خصوصیات فیزیولوژیکی و در نتیجه بالا بردن میزان رشد گیاه در مناطق خشک و نیمه خشک از اقدامات ضروری برای کنترل تنش کم آبی می باشد. لذا این تحقیق با هدف بررسی تاثیر همزمان سطوح مختلف تنش کم آبی و تلقیح باکتری های محرک رشد گیاه بر برخی صفات فیزیولوژیک در نونهال های بلوط ایرانی انجام گرفت.
مواد و روش هابه منظور بررسی تاثیر باکتری های محرک رشد گیاه و سطوح مختلف آبیاری بر برخی از صفات فیزیولوژیک نونهال های بلوط ایرانی، آزمایشی در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با پنج تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه یزد اجرا شد. فاکتور اصلی شامل سه سطح آبیاری (80 درصد آبیاری کامل به عنوان شاهد، 60 و 40 درصد آبیاری کامل) و فاکتور فرعی در شش سطح کاربرد باکتری محرک رشد گیاه (عدم تلقیح باکتریایی به عنوان شاهد و تلقیح بذر با باکتری های Bacillus anthracis، B. licheniformis، Stenotrophomonas maltophilia، B. cereus و BMix (ترکیب چهار سویه) بود.
یافته هانتایج تجزیه واریانس نشان داد که تاثیر سطوح تنش کمبود آب، تیمارهای باکتریایی و اثر متقابل آن ها بر تمامی صفات مورد مطالعه معنی دار بود. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که میزان کلروفیل a ،b و کلروفیل کل با افزایش سطوح کم آبی کاهش می یابد. در مقابل، میزان پرولین، فنل کل و درصد مهارکنندگی رادیکال های آزاد در نونهال های بلوط ایرانی تحت تنش به طور معنی داری نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت. میزان تجمع مالون دی آلدیید (MDA) که میزان تخریب و پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی را نشان می دهد نیز با افزایش تنش کم آبی افزایش معنی داری نسبت به نمونه شاهد داشت ولی با اضافه کردن باکتری ها به تیمارهای خشکی میزان تجمع آن کاهش یافت که این نشان می دهد باکتری آثار منفی خشکی بر پراکسیداسیون لیپیدهای غشاء را کم کرده و بدین ترتیب باعث افزایش مقاومت نونهال ها به شرایط تنش شده است.
نتیجه گیریبه طور کلی از بین تیمارهای باکتریایی، تیمار باکتری (BMix) باعث افزایش میزان کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کاهش میزان مالون دی آلدیید و تیمار باکتری Bacillus anthracis باعث افزایش میزان پرولین، فنل کل و درصد مهارکنندگی رادیکال های آزاد تحت تنش شدید کم آبی شدند.
کلید واژگان: باکتری های ریزوسفری, بلوط, تنش آبی, جنگل های زاگرس, کود زیستیIntroduction and ObjectiveThe use of biofertilizers such as plant growth-promoting bacteria to reduce damage caused by water-deficit stress in plants and improve physiological factors and thus increase plant growth in arid and semi-arid regions is an essential management to control water-deficit stress. Therefore, this study was conducted to investigate the simultaneous effect of different levels of water-deficit stress and inoculation of plant growth-promoting bacteria on some physiological traits of Brant's Oak )Quercus brantii L.) seedlings.
Material and MethodsIn order to investigate the effect of plant growth-promoting bacteria and different levels of irrigation on some physiological traits of oak) Quercus brantii L.) seedlings, an experiment was conducted in a complete randomized design with five replications in the research greenhouse of Yazd University. The main factor was three irrigation levels (80 % of full irrigation as control, 60 and 40 % of full irrigation) and the sub-factor was six levels of plant growth promoting bacteria (no inoculation as control and seed inoculation with Bacillus anthracis, B. licheniformis, Stenotrophomonas maltophilia, B. cereus and BMix (combination of 4 strains().
ResultsThe results of analysis of variance showed a significant effect of water deficit stress levels, bacterial treatments and their interaction on all studied traits. The results of comparison of means showed that the amount of chlorophyll a, b and total chlorophyll decreases with increasing levels of water-deficit. In contrast, the amount of proline, total phenol and percentage of free radical scavenging in oak seedlings under stress increased significantly compared to the control sample. The accumulation of malondialdehyde (MDA) that shows the rate of degradation and peroxidation of membrane lipids were significantly increased by water-deficit treatments, while application of PGPRs caused reduction in malondialdehyde content. These results showed that PGPRs can reduce negative effects on lipids peroxidation and thus increases the resistance of seedlings to water-deficit stress conditions.
ConclusionIn general, among the bacterial treatments, (BMix) bacterial treatment increased chlorophyll a and b, total chlorophyll and decreased malondialdehyde and Bacillus anthracis bacterial treatment increased proline, total phenol and percentage of free radical scavenging under water-deficit severe stress.
Keywords: Biofertilizer, Oak, Rhizobacteria, Water stress, Zagros forests -
امروزه مصرف کودهای شیمیایی در جهت افزایش میزان تولید در واحد سطح محصولات کشاورزی مشکلات زیست محیطی بسیاری ایجاد کرده است. علاوه بر این، تنش های محیطی از مهم ترین عوامل کاهش دهنده عملکرد و تولید گیاهان زراعی به شمار میرود. با توجه به اهمیت گیاه برنج در تامین امنیت غذایی در سطح ملی و جهانی و افزایش قیمت کودهای شیمیایی، یافتن مسیرهای دوست دار محیط زیست و در راستای کشاورزی پایدار امری ضروری است. استفاده از کودهای زیستی شایسته ترین راه در جهت کاهش مصرف کودهای شیمیایی و بهبود مقاومت گیاه در مزارع برنج است. ازتوباکترها بیش از یک قرن است که به عنوان کود زیستی استفاده می شوند و به خوبی در مقیاس آزمایشگاهی و مزرعه ای مطالعه شده است. ازتوباکترها همچنین به عنوان باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در ریزوسفر و ریشه های (بصورت اندوفیت) گیاه برنج گزارش شدند. در این مطالعه، تاثیر کود زیستی ازتوباکتر به عنوان یک باکتری محرک رشد گیاه بر روی گیاه برنج و مولفه های عامل این اثر مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها نشان داد این باکتری علاوه بر تثبیت نیتروژن، با انحلال فسفات های نامحلول، تولید هورمون های گیاهی مثل ایندول استیک اسید، هیدروژن سیانید، و سیدروفور موجب افزایش شاخص های رشد گیاه، جذب عناصر غذایی و عملکرد دانه گیاه برنج می گردد. همچنین استفاده از زادمایه ازتوباکتر در شالیزارها منجر به افزایش مقاومت گیاه برنج به تنش های زیستی و غیر زیستی می شود. با توجه به تاثیر مثبت استفاده از زادمایه باکتری ازتوباکتر به عنوان یک کود زیستی بر رشد گیاه برنج و تاثیر این باکتری بر کاهش میزان مصرف کودهای نیتروژنه و بهبود مقاومت گیاه برنج به تنش های زیستی و غیر زیستی، تهیه کودهای زیستی حاوی باکتری های ازتوباکتر بومی و کاربرد آن در مزارع برنج توصیه می شود.کلید واژگان: ازتوباکتر, باکتری های محرک رشد گیاه, برنج, تنش های زیستی و غیر زیستی, کود زیستیToday, the use of chemical fertilizers to increase agricultural production has created many environmental problems. In addition, environmental stresses are one of the most important factors reducing crop yield and production. Given the importance of rice plants in ensuring food security nationally and globally and increasing the price of chemical fertilizers, it is necessary to find eco-friendly routes for sustainable agriculture. The use of biofertilizers is the most worthy way to reduce the use of chemical fertilizers and improve plant resistance in rice fields. Azotobacter has been used as a biofertilizer for over a century and has been well studied on a laboratory and field scale. Azotobacter have also been reported as nitrogen-fixing bacteria in the rhizosphere and roots (endophytically) of rice. In this study, the effect of Azotobacter biofertilizer as a plant growth-promoting rhizobacteria, on rice and the mechanisms of this effect were investigated. The results showed that this bacterium produces phytohormones and stimulants of plant growth and fix atmospheric nitrogen in the rhizosphere and as an endophyte in rice. In addition to nitrogen fixation, this bacterium increases plant growth indices, nutrient uptake, and grain yield of rice by dissolving insoluble phosphates, producing indole acetic acid, hydrogen cyanide, siderophore. Also, the use of Azotobacter inoculant in acute salinity conditions increased the concentration of proline, malondialdehyde, ACC-deaminase enzyme, and some hormones in the plant, which increased the resistance of rice to this stress. Considering the positive effect of using Azotobacter inoculant as a biofertilizer on rice plants and the effect of this bacterium on reducing the consumption of nitrogen fertilizers, preparation of biofertilizers containing native bacteria of Azotobacter and their application in rice fields is recommended.Keywords: Azotobacter, Biofertilizer, Biotic, abiotic stress, Plant Growth-Promoting Bacteria, rice
-
به منظور بررسی تاثیر باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه و کود آلی اسید هیومیک بر صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاه دارویی ختمی (Altheae officinalis L.) آزمایشی گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند در سال 1397 اجرا شد. عامل اول تلقیح بذر با باکتری سودوموناس فلورسنس (Pseudomonas fluorescence) در چهار سطح (عدم تلقیح و تلقیح با جدایه های 51، 79 و 163) و عامل دوم مصرف اسید هیومیک در چهار سطح (صفر، 150، 300 و 450 میلی گرم در کیلو گرم خاک) بود. نتایج نشان داد جدایه های باکتری سودوموناس و غلظت های مختلف اسید هیومیک تاثیر معنی داری بر صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک اندازه گیری شده داشت. بیشترین تاثیر در بین سویه های سودوموناس از تلقیح با سویه 163 حاصل شد، به طوری که با کاربرد آن وزن خشک برگ، سطح برگ، شاخص کلروفیل برگ، میزان کاروتنویید و غلظت پروتیین برگ نسبت به شاهد افزایش یافت. با افزایش غلظت اسید هیومیک از صفر به 150 میلی گرم در کیلوگرم خاک سطح برگ، شاخص کلروفیل برگ، عملکرد کوانتومی فتوسیستم ІІ و میزان پروتیین برگ نسبت به شاهد افزایش یافت. مصرف توام جدایه 163 با 150 میلی گرم اسید هیومیک در هر کیلوگرم خاک، موجب بیشترین افزایش در وزن خشک برگ، سطح برگ، کلروفیلa ، کلروفیلb، کلروفیل کل، کاروتنویید و میزان فسفر برگ، نسبت به تیمار شاهد شد. با توجه به نتایج حاصل، مصرف کودهای زیستی با منشا باکتری سودوموناس به همراه اسید هیومیک می تواند باعث بهبود صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاه دارویی ختمی شود.
کلید واژگان: باکتری حل کننده فسفات, کود بیولوژیک, کود آلی, گیاهان داروییIn order to investigate the effect of plant growth promoting rhizo-bacteria (PGPRs) and humic acid on some morphological and physiological characteristics of marshmallow (Altheae officinalis L.) a pot experiment was carried out under greenhouse condition at Faculty of Agriculture, University of Birjand, in 2017. The experiment was conducted using a complete randomized blocks design based on factorial arrangement with three replications. First factor was seed inoculation with strains of Pseudomonas fluorescence bacteria at four levels (non- inoculation, inoculation with strains 51, 79 and 163) and second factor was humic acid at four levels (0, 150, 300 and 450 mg/kg soil). Results showed that Pseudomonas fluorescence strains and humic acid had significant effects on morphological and physiological measured traits. The most effects of inoculation created by strain 163 of Pseudomonas fluorescenss bacteria and it increased leaf dry weight, leaf area, leaf chlorophyll index, carotenoids and protoin leaf compare to control. The result also showed that increasing of humic acid concentration up to 150 mg/kg of soil increased, leaf area, leaf chlorophylls index, chlorophyll fluorescence index and protein leaf compare to control. Combination use of Pseudomonas fluorescenss bacteria (strain 163) and humic acid (150 mg/kg soil) had the most effect on increasing of leaf fresh weight, leaf area, chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, carotenoids and phosphor leaf compare to control. Due to these results, application of biological fertilizers containing Pseudomonas fluorescence and humic acid can improve morphological and physiological characteristics of marshmallow.
Keywords: Bio-fertilizer, medicine plants, Organic fertilizer, phosphat-solubilizing bacteria -
باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه که حاوی آنزیم 1- آمینوسیکلوپروپان 1-کربوکسیلیک اسید (ACC) دآمیناز هستند میتوانند برای بهبود رشد گیاه به ویژه در شرایط نامساعد محیطی به کار روند. در مطالعه حاضر، جدایههای باکتری از ریزوسفر گندم در سه استان زنجان، کردستان و همدان جدا شده و از نظر توان تولید آنزیم ACCدآمیناز و مقاومت به شوری غربال شدند. از میان 167 جدایه، شش جدایه قادر به تجزیه ACC به آلفاکتوبوتیرات و آمونیوم بودند که جدایه K78 به دلیل رشد بیشتر در غلظتهای بالاتر نمک جهت استفاده در کشت گلخانه ای انتخاب شد. آزمایش گلخانهای بصورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار روی گندم انجام گرفت. فاکتورها شامل شوری در پنج سطح (3/1، 8، 12، 14، 16 دسی زیمنس بر متر) و باکتری در سه سطح (بدون باکتری (B0)، جدایه مقاوم به شوری و تولید کننده ACC دآمیناز (B1)، جدایه مقاوم به شوری و فاقد توان تولید ACCد آمیناز (B2)) بودند. نتایج این پژوهش نشان داد که شوری در تمامی سطوح تاثیر منفی و معنی داری بر رشد و جذب عناصر غذایی داشت و موجب کاهش طول اندام هوایی گندم شد. تاثیر تلقیح جدایه K78 نسبت به تیمار بدون باکتری معنی دار بوده و موجب افزایش طول اندام هوایی (5/21 درصد) و افزایش جذب پتاسیم (15 درصد) گردید؛ اما بر جذب سدیم تاثیری نداشت. در مجموع میتوان نتیجه گرفت استفاده از زادمایه جدایه K78 می تواند اثرات منفی شوری را بر شاخص های رشد و شرایط تغذیهای گندم کاهش دهد.
کلید واژگان: باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه, باسیلوس, سدیم, تنش محیطیPlant growth promoting rhizobacteria with ACC deaminase activity can be applied for stimulating plant growth under tension situations. In the present study, bacterial isolates were isolated from wheat rhizosphere in three provinces of Zanjan, Kurdistan and Hamedan and then screened for ACC deaminase production and salinity tolerance. Six isolates out of 167 isolates were able to degrade ACC to alpha-keto-butyrate and ammonia and the K78 isolate was selected as superior isolate. A completely randomized design with factorial arrangement was carried out on wheat plant in a greenhouse experiment. Experimental factors include: five salinity levels (1.3, 8, 12, 14, and 16 dS.m-1), three bacterial inoculation levels (no inoculation (B0), inoculation with salinity-resistant isolate and ACC deaminase production capacity (B1), inoculation with salinity-resistant isolate without ACC deaminase production capacity (B2). The results showed that salinity had a significant and negative effects on growth and nutrient uptake and decreased shoot length. The K78 isolate increased shoot length (21.5 %) and potassium uptake (15 %) significantly compare to B0 treatment but had no significant effect on sodium uptake. Overall, it can be concluded that inoculation of K78 isolate can reduce the negative effects of salinity on growth indices and the nutritional conditions of wheat.
Keywords: Bacillus, sodium, environmental stress, PGPR -
پریفایتون و یا بیوفیلمهای پریفایتیک یکی از مهمترین جوامع زیستی به شمار می آیند که در زیستگاههای غرقاب میتوان آنها را یافت و نقش بسیار مهمی در بقای اکوسیستم دارند. پریفایتون ترکیبی از موجودات میکروسکوپی فتواتوتروف چند لایه (به طور مثال، سیانوباکترهای تک سلولی و رشتهای، دیاتومهها و نیز جلبک های سبز میکروسکوپی) و انواع هتروتروف (باکتری و قارچ) هستند. با توجه به نقش پریفایتون در فرآیندهای تثبیت نیتروژن و حل کردن فسفر و پتاسیم نامحلول، هدف این تحقیق شناسایی و شمارش جلبکهای سه برکه فشتام، تازه سل و قلعه ورسل واقع در استان گیلان است. در این پژوهش نمونه رسوبات بستر، آب و زیست توده پریفایتون در سه برکه فشتام، تازه سل و قلعه ورسل واقع در استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در برکه قلعه ورسل شاخه های کلروفیتا، باسیلاریوفیتا و سیانوباکتریا به ترتیب با 24/26 ، 06/56 و 69/17 درصد فراوانی اجزای پریفایتون را تشیکل می دهند. در برکه فشتام شاخه های کلروفیتا، کاروفیتا، اگلنوزوآ، اوکروفیتا، باسیلاریوفیتا و سیانوباکتریا به ترتیب با حدود 48/38 ، 58/20 ، 72/1، 74/1، 68/19 و 52/19 درصد فراوانی اجزای پریفایتون را تشکیل می دهند. همچنین در برکه تازه سل شاخه های کلروفیتا، اگلنوزوآ، باسلاریوفیسه و سیانوباکتریا به ترتیب حدود 93/13، 56/0، 9/51 و 6/33 درصد فراوانی اجزای پریفایتون را تشکیل می دهند.کلید واژگان: باسیلاریوفیتا, پریفایتون, کلروفیتا, شالیزارPeriphytons are the most important microorganism communities which can be found almost in all aquatic systems. Periphytons play important roles in ecological functions of an ecosystem. They are composed of multilayered consortia of photoautotrophs (e.g. unicellular and filamentous cyanobacteria, benthic diatoms and green microalgae) and heterotrophs (bacteria, fungi and protozoa). Due to the role of periphytons in the processes of nitrogen fixation and dissolution of insoluble phosphorus and potassium, Samples of sediment, water and periphytons collected and investigated from three lagoons in Fashtam, Tazesel and Qalewersel in Guilan province. Results showed that Chlorophyta, Bacillariophyta and Cyanobacteria constituted 26.24%, 56.06% and 17.69% of the periphyton components in Qalewersel lagoon, respectively. In the Fashtam lagoon, the Chlorophyta, Charophyta, Euglenozoa, Ochrophyta, Bacillariophyta, and cyanobacteria species formed 38.48%, 20.58%, 1.72%, 1.74%, 19.68% and 19.52% of the periphyton components, respectively. Also, in the Tazesel lagoon, Chlorophyta, Euglenozoa, Bacillariophyta and Cyanobacteria constituted about 13.93%, 0.56%, 51.9% and 33.6% of components of periphyton, respectively.Keywords: Bacillariophyta, Chlorophyta, Paddy soil, Periphyton
-
بخش چشمگیری از نیتروژن موجود در کودهای نیتروژن دار به دلیل بالا بودن سرعت حل شوندگی در آب، به بخش های زیرین خاک نفوذ می کند و از دسترس گیاه خارج می شود. برای جلوگیری از این هدر رفت روش های گوناگونی مورد استفاده قرار گرفته که یکی از پرکاربردترین روش ها، استفاده از پوشش برای کاهش سرعت حل شوندگی در آب است. هدف از این پژوهش تولید کودهای کندرها نانوکامپوزیت پلیمری نشاسته (به لحاظ تطابق با محیط زیست و تجزیه پذیری آن) و بررسی اثر مقایسهای این کودها، بر رشد و پاسخ های تغذیهای گیاه گوجه فرنگی می باشد. در ابتدا دو فرمولاسیون کود اوره پوشش دهی شده با نانوکامپوزیت پلیمری نشاسته حاوی نانوذرات بیوچار (A) و نانوکامپوزیت پلیمری نشاسته بدون حضور نانوذرات (B) سنتز شدند. پس از مشخصه یابی کودهای سنتز شده، به منظور بررسی اثرات آنها بر خصوصیات رشدی گوجه فرنگی، کودهای A، B و اوره معمولی با دو غلظت 180 و 420 کیلوگرم در هکتار (60 و 140 میلی گرم در کیلوگرم) به صورت طرح فاکتوریل بر پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کرج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات، زمان رهاسازی کود را به دلیل تعامل مطلوب پلیمر و پرکننده افزایش می دهد، به طوری که میزان رهاسازی نیتروژن از کود A بعد از 21 روز در pH، 2، 6 و 10 به ترتیب 46/49، 52/18 و 13/45 درصد نسبت به کود B کاهش یافت. افزایش غلظت کود مورد استفاده در اکثر صفات تفاوت معنی داری ایجاد نکرد؛ اما کودهای سنتزشده اثر معنی داری بر خصوصیات رشدی گیاه داشتند. کارآیی مصرف نیتروژن و بازیابی ظاهری نیتروژن با استفاده از این کودها افزایش یافت؛ علاوه بر این، درصد نیتروژن کل و میزان نیترات موجود در اندام هوایی در گیاهان تیمار شده با کود های کندرها در مقایسه با اوره به ترتیب افزایش و کاهش یافتند. میزان کارآیی مصرف نیتروژن در تیمارهای کودی A و B با کاربرد 420 کیلوگرم در هکتار، به ترتیب 85/7 و 68/14 درصد نسبت به کود اوره افزایش نشان داد.
کلید واژگان: زیست تخریب پذیر, کود کندرها, نانوبیوچار, نانوکامپوزیت, نشاستهA significant part of the nitrogen fertilizers due to the high solubility in water, penetrates into the lower parts of the soil and become unavailable to the plant. To prevent nitrogen losses, various methods have been used, of which coatings is the most widely used methods to reduce the rate of dissolution in water. The objective of the current study was to produce novel slow release fertilizers (SRFs) using starch-based polymer nanocomposites (in terms of environmental compatibility and degradability) and to investigate the comparative efficiency of these samples on the growth and nutritional responses of tomatoes. Firstly, two formulations of urea fertilizer coated with starch-based polymer nanocomposite reinforced with biochar nanoparticles (A) and pristine polymer without nanoparticles (B) were synthesized. Then, the effects of two levels (180 and 420 kg/ha or 60 and 140 mg/kg) synthesized SRF samples (A and B) and un-coated urea granule fertilizer (as a control) on morphological characteristics of tomatoes were investigated. A factorial design based on the completely randomized blocks with three replications was performed at Agricultural Biotechnology Research Institute, Karaj. The results showed that the presence of nanoparticles increases the release time of urea from the coating layer, and it was prolonged with increasing the amount of NCNPs because of favorable interfacial polymer-filler interactions. So that, the nitrogen release rate from sample A, at pH= 2, 6 and 10, was respectively decreased 49.46, 18.52 and 45.13% as compared to sample B. Moreover, application of SRF samples increased nitrogen use efficiency, nitrogen agronomic efficiency and apparent nitrogen recovery. So that, the nitrogen use efficiency in fertilizer treatments A and B with usage of 420 kg/ha was respectively increased 7/85 and 14/68% compared to urea fertilizer.
Keywords: biodegradable, Nanobiochar, Nanocomposite, Slow release fertilizer, starch -
بیوفیلمهای پریفایتیک و یا پریفایتون، میکروبیومهایی متشکل از یک ماتریکس پیچیده شامل انواع اتوتروف و هتروتروف از جمله انواع مختلف جلبک، باکتری، قارچ، پروتوزویرها، و متازوآ میباشند. بیوفیلم های (پره های زیستی) پریفایتیک معمولا در بسیاری از اکوسیستمهای آبی مانند دریا، دریاچهها، رودخانه ها، نهرها، برکه ها و طی گزارش های سالهای اخیر در شالیزارها حضور داشته و نقش مهمی در تولیدات اولیه، تعاملات شبکه غذایی همچون چرخه کربن، فسفر و برخی دیگر از عناصر غذایی ایفا میکنند. بیوفیلمهای پریفایتیک به تغییرات محیطی بویژه مواد مغذی و نور به سرعت پاسخ می دهند و می توانند به عنوان شاخصی از وجود اختلالات و شرایط نامساعد در اکوسیستمهای آبی استفاده شوند. در سالهای اخیر، علایق تحقیقاتی در زمینه استفاده از پریفایتون در کنترل منابع آلودگی غیر نقطهای (فراگیر)، تصفیه آبهای آلوده و تداخل در وضعیت عناصر غذایی افزایش یافته است. اگرچه اثرات پریفایتون بر کیفیت آب و ارتباط آن با جریانهای آبی توسط محققان بررسی شده است، اما درک ما در مورد عملکرد آنها در شالیزارها و تاثیر آن بر چرخه های عناصر غذایی محدود است. در مقاله مروری حاضر سعی شده است تا یک جمعبندی از تحقیقات انجام شده در مورد پریفایتون و تاثیر آنها بر چرخه عناصر غذایی و بویژه بر رشد گیاه برنج در شالیزارها ارایه گردد.
کلید واژگان: شالیزار, پریفایتون, جلبک, سیانوباکتری, فسفرPeriphyton or periphytic biofilms are microbiomes consisting of a complex matrix including autotrophic and heterotrophic types such as algae, bacteria, fungi, protozoa, metazoa, etc. Periphytic biofilms are commonly found in many aquatic ecosystems such as the sea, lakes, rivers, streams, ponds and paddy fields and play an important role in primary production, food network interactions such as carbon cycle, phosphorus and some other nutrients. Periphytic biofilms respond quickly to environmental changes, especially nutrients and light, and can be used as an indicator of disturbances and adverse conditions in aquatic ecosystems. In recent years, research interests in using periphyton for controljng the non-point source pollution, treating contaminated water, and interferencing nutrient have increased. Although the effects of periphyton on water quality and its relationship to water flows have been investigated by researchers, our understanding of their function in paddy fields and their effect on nutrient cycles is limited. In the present article, an attempt has been made to present a summary of the research done on periphyton and their effect on the nutrient cycle, especially on rice plants' growth in paddy fields.
Keywords: Paddy field, Periphyton, Algae, cyanobacteria phosphorus -
به منظور بررسی تاثیر تیمارهای زیستی و عناصر غذایی بر خصوصیات رشدی و جذب عناصر غذایی در گیا ه گوجه فرنگی، آزمایشی در شرایط گلخانه و در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل انجام شد. تیمارها شامل: شاهد (F0)، عرف مصرف کود توسط کشاورز (F1)، سطح بهینه عناصر بر اساس آزمون خاک (F2)، کود تجاری محرک رشد ریشه (F3)، سطح بهینه عناصر + مصرف نیتروژن، فسفر، روی و سیلیسیم به میزان دو برابر توصیه (F4) و کودهای زیستی: شاهد (BF0)، PGPR (BF1)، مایکوریز آربسکولار (BF2)، ورمی کمپوست (BF3) و بسته زیستی (BF4) بود. نتایج نشان داد که اثر متقابل تیمارها فقط بر وزن خشک اندام هوایی معنی دار بود. کاربرد F4-BF4 و F2-BF4 وزن خشک اندام هوایی را به ترتیب %122 و %121 نسبت به شاهد (F0-BF0) افزایش داد. کاربرد BF4، مساحت سطح برگ را %55 و کاربرد F4، شاخص کلروفیل برگ (SPAD) را %29 نسبت به شاهد افزایش داد و بهترین تیمارها در افزایش این صفات بودند. در بین تیمارهای زیستی کاربرد BF4 میزان جذب عناصر نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سیلیسیم در اندام هوایی را به ترتیب %4/108، %7/224، %6/115 و %3/226 و در بین تیمارهای شیمیایی مصرف F4 جذب این عناصر را به ترتیب %7/58، %9/14، %1/25 و %158 نسبت به شاهد افزایش داد. نتایج این تحقیق نشان داد که در خاکهای با pH نسبتا بالا، با مصرف سطح بهینه عناصر غذایی و حتی سطوح بالاتر از آن همراه با کود ورمی کمپوست می توان رشد و جذب عناصر غذایی را در گیاه گوجه فرنگی به طور موثری بهبود بخشید.
کلید واژگان: آزمون خاک, کود شیمیایی, مایکوریز آربسکولار, ورمیکمپوست, PGPRThe present study was carried out to investigate the effects of biological and chemical fertilizers on morpho-physiological characteristics and nutrients uptake in tomato plant (Lycopersicon esculentum Mill). A factorial trial arranged in a completely randomized design was carried out under greenhouse conditions. Treatments consisted of five levels of chemical fertilizers applied as: control (F0), fertilizer traditionally used (F1), soil-test-based optimum nutrients levels (F2), commercial root stimulant (F3), optimum nutrients levels + application of N, P, Zn and Si by the rate of twofold of the optimum levels (F4) and five levels of biological fertilizers including: control (BF0), PGPR (BF1), arbuscular mycorrhiza fungi (BF2), vermicompost (BF3), and biological package (BF4).The results indicated that the interaction effect of treatments was significant only for shoot dry weight. F4-BF4 and F2-BF4 treatments increased shoot dry weight up to 122% and 121% compared to the control (F0-BF0), respectively. The application of BF4 incresed the leaf area 55% and the application of F4 increased SPAD chlorophyll index 29% as compared to the control and they were the best for increasing such properties. Among the biological treatments, the application of BF4 increased the uptake of N, P, K and Si in the shoot by 108.4, 224.7, 115.6 and 226.3%, respectively, and among the chemical treatments, the application of F4 increased the uptake of these elements by 58.7%, 14.9% 25.1% and 158% in comparison with control, respectively. The results of this study showed that in the soils with high pH, the nutrients uptake of tomato plant can be effectively improved via integrated application of vermicompot and chemical fertilizers under both optimum and even higher levels.
Keywords: Arbuscular mycorrhiza, Chemical Fertilizer, PGPR, Soil testing, vermicompost -
استفاده از پتانسیل باکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) در جهت کاهش اثرات تنش های کم آبی، شوری و کمک به تغذیه بهینه عناصر غذایی (بخصوص فسفر)، راهکاری علمی و سازگار با محیط زیست در جهت افزایش تولید گندم در کشور می باشد. پژوهش حاضر به صورت گلخانه ای با هدف بررسی تاثیر سویه های Bacillus pumilus W72، B. safensis W73وStaphylococcus succinus R12N2 بر تعدادی از صفات کمی و کیفی گندم به صورت آزمایش فاکتوریل (سه فاکتوره شامل: 2 سطح رطوبتی، 6 سطح کود فسفره و 4 سطح جدایه باکتری) و در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار طراحی و اجرا شد. نتایج نشان داد که سطح رطوبتی 80 درصد نسبت به 55 درصد ظرفیت زراعی (FC) باعث افزایش ارتفاع، وزن خشک، نسبت ریشه به اندام هوایی، تعداد خوشه بارور، تعداد دانه، وزن هزار دانه، و غلظت فسفر ریشه، اندام هوایی و دانه شد. همچنین کود سوپر فسفات تریپل در هر سطحی نسبت به شاهد باعث بهبود اغلب صفات اندازه گیری شده گردید؛ ولی تیمار خاک فسفات به تنهایی (بدون تیمار باکتری) فاقد چنین اثری بود. خاک فسفات همراه با تیمار S. succinus R12N2 در هر دو سطح رطوبتی 55 و 80 درصد FC، و نیز B. pumilus W72وB. safensis W73 تنها در سطح رطوبتی80 درصد FC، نسبت به شاهد باعث افزایش غلظت فسفر ریشه، اندام هوایی و دانه شد. در کل برای کشت گندم در شرایط غیر تنش و تنش کم آبی، استفاده از تیمار باکتری S. succinus R12N2 مناسب به نظر می رسد؛ و بررسی کارآیی این سویه در شرایط طبیعی (دیم زارهای گندم) توصیه می شود.
کلید واژگان: باکتری های حل کننده فسفات(PSB), تنش کم آبی, PGPRJournal of water and soil, Volume:34 Issue: 5, 2021, PP 1047 -1059IntroductionStresses of drought, salinity and deficiency of nutrients especially phosphorus (P) are the most important challenges for wheat production in Iran. One of the ways to achieve more wheat yield production is increasing of this plants tolerance to stresses of water-deficit, salinity and deficiency of essential elements such as P; and/or alleviate destructive effects of these stresses. In this respect, use of PGPR can be useful. Research has shown that PGPR with multiple mechanisms reduces the negative effects of water-deficit and salinity stresses, and also increases the resistance of plants to these stresses, which ultimately leads to increase of plants growth. This study was designed and carried out to investigate the effect of three superior PGPR on qualitative and quantitative indices of wheat under water-deficit stress in saline soil.
Materials and MethodsThe soil used in this experiment was collected from longitude of 49° 26' 25'' E, latitude of 35° 52' 26'' N and elevation of 1534 m (located in the Qazvin province of Iran) from depth of 0-30 cm of soil. According to the experimental design, 3.5 kg of soil with applying P-fertilizers treatments was filled to the pots. The factorial arrangement based on completely randomized design (CRD) was used in this study. The treatments were replicated three times. The first factor: soil water content at two levels including 80% and 55% FC (W80 and W55); the second factor: Bacterial inoculants at four levels including control or non-inoculated seeds with bacterium (B0), inoculated seeds with Bacillus pumilus strain W72 (B1), inoculated seeds with B. safensis strain W73 (B2), inoculated seeds with Staphylococcus succinus strain R12N2 (B3); and the third factor: P-fertilizers at six levels including control or non-treated plants with P-fertilizers (F0), and plants treated with (rock phosphate) RP - (F1), RP + 19 mg triple superphosphate (TSP) / kg of soil (F2), RP + 38 mg TSP / kg of soil (F3), RP + 57 mg TSP / kg of soil (F4), with 57 mg TSP / kg of soil (F5), generally there were 144 experimental units (pots). Also, 192 mg RP (containing 13.8% P2O5 or 6.13% P) was mixed per kg of soil in each of RP treatments. Statistical analysis of data was performed using SAS software and comparison of means was evaluated by using the Tukey's test (HSD) at p < 0.05 level. There were 5 plants in each pot and irrigated up to 80% FC with distilled water. With the beginning of stem elongation stage, water-deficit stress was applied and continued until the harvest. During the experiment, pots were kept in greenhouse at 25/20±2°C day/night temperatures and 16 h photoperiod with 23,000 lux light intensity. At the end of the experiment, plants height, fertile clusters, root dry weight /shoot dry weight ratio, total dry weight of plant, grain number, thousand grain weight, also, root, shoot and grain P-concentration were measured.
Results and DiscussionGenerally, it can be said that the moisture level of W80 compared to W55 increased all of measured traits in wheat plant. Due to the unique properties of water and its role in biological and non-biological reactions, by reducing soil water content to near of the permanent wilting point (W55), water absorption by the plant hardly occurs. Therefore, the plant needs to consume more energy for water absorption or grow with less water than normal status, which these factors disturb the metabolism of cells and eventually decreases natural activity and growth of plant. Also, it seems that under water stress condition, wheat plant by formation of “Rhizosheaths” around of their own roots, enters to the defensive phase and by this strategy prevents expansion of their own rhizosphere. With attention to the special importance of the rhizosphere in the supply of water, nutrients and activity of microorganisms, as well as the effect of microorganisms secretion and root exudates on the solubility and availability of nutrients. Thus, it is reasonable that qualitative and quantitative traits of plants decrease by reduction of the rhizosphere diameter due to the water-deficit stress. There was no significant difference between application of rock phosphate and control (F0) for most of measured traits of soil and plant; but, application of RP with bacterial treatments (B1 and B2 at W80 and B3 at both level of W55 and W80) compared to the control, often increased measured traits. Also, each level of TSP compared to the control, often increased this trait. Research indicates that RP can be used as a P-fertilizer, but its efficiency depends on its reactivity in the soil. There is ample evidence that RP has not enough efficiency in neutral and alkaline soils; but, it can be used as the P-fertilizer with proper efficiency in acidic soils or alkaline soil with application of PGPR. Often, all of three bacterial treatments (B1, B2 and B3) at level of W80 and B3 treatment at level of W55, compared to control (without bacterial inoculation) improved qualitative and quantitative traits of plant. Research also shows that under stressful and non-stressful conditions, PGPR can improve plant growth by different strategies. However, this microorganism does not always improve plant growth under all conditions. It seems to be due to differences in genetic and function of bacteria and with conditions change, each bacterium may behave differently. Conclusions In general, for wheat cultivation that may get exposed to moisture stress at one or more stages of its growth (such as dry-farming of wheat), the use of B3 bacterial inoculant (Staphylococcus succinus strain R12N2) seems appropriate for crop management. Because in this study at both W80 (non-water-deficit stress) and W55 (severe water-deficit stress) levels of soil water content, B3 treatment increased qualitative and quantitative of wheat traits. In other words, because of the natural conditions of the dryland farming, the probability of precipitation is different; it seems that B3 treatment can increase wheat production under these conditions. However, the use of this bacterium as a biofertilizer for dryland wheat farming in Iran or other place of the world requires further testing and evaluation in dryland farms of that countries.
Keywords: Phosphate solubilizing bacteria (PSB), PGPR, Water deficit stress -
در این پژوهش پتانسیل جدایههای فراریشهای و درونرست جداشده از ریشه گیاه گندم به منظور بررسی خصوصیات محرک رشد و اثر آن ها بر عملکرد گندم و کاهش مصرف کودهای شیمیایی فسفر مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا باکتریها از نظر تولید هورمون ایندول استیک اسید در محیط کشت حاوی ال-تریپتوفان غربالگری شدند و سپس توانایی آنها در انحلال فسفات های نامحلول معدنی و آلی ارزیابی شد. در ادامه مطالعات آزمایشگاهی، آزمایش مزرعه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی و در سه تکرار در طی دو سال زراعی 1396-1395 و 1397-1396 اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل تیمار کود زیستی وشیمیایی فسفر بود که تیمار کود زیستی در دو سطح (زادمایه باکتری به همراه شاهد) و کود شیمیایی به عنوان فاکتور دوم از منبع سوپر فسفات تریپل در پنج سطح (1- عدم مصرف کود شیمیایی فسفر، 2- 25 درصد توصیه کودی فسفر، 3- 50 درصد توصیه کودی فسفر، 4- 75 درصد توصیه کودی فسفر، و 5- 100 درصد توصیه کودی فسفر) در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که افزایش شاخصهای رشد و عملکرد گیاه گندم در نتیجه مایه کوبی بذور گندم با سویههای محرک رشد گیاه به علاوه 75 درصد از کود فسفر از نظر آماری برابر با تیمار 100 درصد کود فسفر و بدون زادمایه باکتری بود. کاربرد زادمایه باکتریهای محرک رشد (تلفیقی از جدایه فراریشهای و درونرست) با 75 درصد کود شیمیایی توانست به میزان 4/747 گرم بر مترمربع تولید را داشته باشد. براساس این نتایج، پیشنهاد میشود که زادمایه میتواند به عنوان مکمل با کودهای شیمیایی به منظور کاهش سطح مصرف کودهای شیمیایی استفاده شود اما نمیتواند جایگزینی برای کود فسفر باشد.
کلید واژگان: باکتری فراریشه و درونرست, عملکرد گیاه, فسفاتهای نامحلولThe present study investigates the potential of rhizosphere and endophytic bacterial isolates isolated from the roots of wheat plant in terms of plant growth promoting (PGP) traits and their effect on the wheat yield and decreased phosphorus (P) fertilizer use. To this end, the isolated bacteria have been first screened for the production of indole-3-acetic acid (IAA) in the presence of tryptophan in the culture medium, and then the bacteria have been tested for their ability to dissolve inorganic and organic phosphates. In further laboratory studies, a factorial experiment has been conducted as a randomized complete block design with three replications over two-year field study (2017 and 2018). Experimental treatments include biological and chemical phosphorus fertilizer, the former with two levels (with and without bacterial inoculation) and latter (as the second factor) from triple super phosphate source with five (0%, 25%, 50%, 75%, and 100% of the full recommended fertilizer rate). Results from this experiment prove that supplementing 75% of the recommended P-fertilizer rate with bacterial isolates (co-inoculation with rhizospheric and endophytic bacteria) increases wheat growth indices and yield (747.40 g m-2), which are statistically equivalent to the full fertilizer rate without them. Based on these results, it is suggested that biofertilizer can be used as a fertilizer supplement to reduce the level of fertilizer use but cannot be a substitute for phosphorus fertilizer.
Keywords: Phosphate solubilization, plant yield, rhizospheric, endophytic bacteria -
امروزه استفاده بیرویه از کودهای شیمیایی در زمینهای کشاورزی به دلیل نگرانی های زیست محیطی مورد بحث است، بنابراین یافتن راه کارهای جایگزین برای کاهش اثرات مضر فعالیتهای کشاورزی حایز اهمیت است. هدف از این تحقیق، بررسی پتانسیل جدایه های فراریشه ای و درونرست جداسازی شده از ریشه گیاه گندم به منظور بررسی ویژگیهای محرک رشد و اثر آن ها بر شاخصهای رشد گیاه گندم و کاهش مصرف کودهای شیمیایی فسفر بود. به این منظور ابتدا باکتریها از نظر تولید هورمون ایندول استیک اسید در محیط کشت حاوی ال-تریپتوفان غربالگری شدند و توانایی آنها در انحلال فسفات های نامحلول معدنی و آلی ارزیابی شد. در ادامه توانایی این باکتریها در بهبود رشد گیاه گندم در یک آزمایش گلخانهای در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. جدایههای فراریشه ای R185 و درونرست E240 بهترتیب با تولید 2/299 و 1/330 میکروگرم بر میلی لیتر فسفر و همچنین تولید 2/19 و 22 میکروگرم بر میلیلیتر هورمون ایندول استیک اسید به عنوان جدایههایی با توان انحلال فسفاتهای نامحلول و مولد ایندول استیک اسید انتخاب شدند. نتایج حاصل از تعیین توالی 16S rRNA نشان داد که جدایه های باکتریایی فراریشه ای (R185) و درونرست (E240) از جنس Pseudomonas بودند. به استناد نتایج حاصله، مایه کوبی تلفیقی با باکتریهای فراریشه ای و درونرست موجب افزایش 6/55 درصدی در مقدار فسفر گیاه شد در حالیکه این مقدار در مورد مایه کوبی جداگانه با باکتریهای فراریشه ای و درونرست به ترتیب 6/35 و 4/36 درصد بود. در ارتباط با ارقام گندم، رقم روشن نسبت به رقم مرودشت درصد فسفر بالاتر (7/4 درصد) و بیومس ریشه بیشتری (2/14 درصد) تولید کرد.
کلید واژگان: باکتری های فراریشهای و درونرست, کود شیمیایی, گندم, کود زیستی, مولفه های محرک رشد گیاهCurrently, the excessive application of chemical fertilizers in agriculture field is under debate due to environmental concerns. Therefore, it is important to find the alternative strategies to reduce harmful effects of farming practices. Aims of the research was to investigate the potential of rhizosphere and endophytic bacterial isolates isolated from the roots of wheat plant in terms of plant growth promoting (PGP) traits and study their effect on the wheat plant growth indices and decreased phosphorus (P) fertilizer use. To this end, the isolated bacteria were first screened for the production of indole-3-acetic acid (IAA) in the presence of tryptophan in the culture medium, and then the bacteria were tested for their ability to dissolve inorganic and organic phosphates. Then, the ability of these bacteria to improve wheat plant growth was conducted in a completely randomized design under greenhouse condition. Rhizospheric isolate R185 and endophyte isolate E240 produced 299.2 and 330.1 μg / ml P respectively and also produced 19.2 and 22 μg / ml IAA, respectively. 16S rRNA sequencing showed that these bacterial isolates were Pseudomonas. The results obtained from pot assay showed that the combined use of the strains caused a significant increase in wheat growth and nutritional indices (an increase of 55.6% in the amount of plant P) compared to their single application (35.6 and 36.4% increase in plant P content by R185 and E240, respectively). Among the cultivars evaluated, Roshan cultivar had a higher percentage of P (4.7%) and biomass (14.2%) than Marvdasht cultivar.
Keywords: Rhizospheric, endophyte bacteria, Chemical Fertilizer, Wheat, Biofertilizer, plant growth promoting traits -
با وجود فراوانی آهن در پوسته زمین و خاک، معمولا این عنصر جزء عناصر غذایی محدود برای گیاهان به خصوص در خاکهای آهکی با pH بالا به شمار میآید. در این پژوهش چهار جدایه توانمند با صفات فیزیولوژیک متفاوت (تحت شمارههای 3، 8، 20 و 23) از نظر تولید سیدروفور از 10 نمونه خاک جداسازی شده و نقش آن ها در انحلال ترکیبات آهندار غیر محلول در خاک آهکی بررسی شد. نتایج نشان داد که علی رغم بیشتر بودن قطر هاله به کلنی جدایه 23 در محیط CAS Agar (6/43 میلیمتر)، در آزمون گلخانهای، آهن قابل استخراج با DTPA توسط جدایههای 3 و 20 به ترتیب 7/10 و 67/14 درصد بیشتر از جدایه 23 است. بیشترین میزان آهن قابل استخراج با DTPA از هر دو نمونه خاک در دورهی انکوباسیون 40 روزه به دست آمد. آزمایش های مولکولی نشان داد که جدایه 20 به میزان 99 درصد مشابه سویه Bacillus sporothermoduransمیباشد. همچنین بر اساس آزمایش های بیوشیمیایی مشخص شد که جدایه 8 احتمالا متعلق به خانواده انتروباکتریاسه و جدایههای 3 و 23 متعلق به جنس سودوموناس هستند.کلید واژگان: آهن, باکتریهای مولد سیدروفور, خاک آهکی, رطوبت خاکDespite the abundance of iron in the earth's crust and soil, this nutrient is not usually available for plants in calcareous soil with high pH. In the present study four superior isolates with alternative physiological traits (No. 3, 8, 20 and 23) isolated from 10 soil samples for producing siderophore and their contribution in solubilizing insoluble iron-containing compounds in calcareous soil were evaluated. Results showed that in spite of higher halo diameter to colony diameter of isolate No. 23 in CAS agar medium (3.46mm) at soil incubation test, DTPA-extractable iron using isolates No. 3 and 20 was greater than the ones in isolate No. 23 as 10.7 and 14.67 percent, respectively. Greatest amount of DTPA-extractable iron in the soil sample was obtained during 40-days incubation. Molecular test showed that isolate 20 was 99 percent similar to the strain Bacillus Sporothernodurans. Biochemical tests also revealed that isolate 8 probably belong to Entrobacteriaceae family and isolates 3 and 23 belong to Pseudomonas Genus.Keywords: Iron, siderophore-producing bacteria, Calcareous soil, Soil moisture
-
امروزه، آلودگی سفره های آب زیرزمینی، یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان می باشد. از مهم ترین این آلاینده ها، آلاینده های نفتی و ترکیبات آن می باشد که در اثر نشت و تراوش هنگام ذخیره سازی و یا انتقال، با نفوذ به خاک، منابع آب زیرزمینی را آلوده می کند. این ترکیبات دارای ساختار پیچیده شیمیایی و قابلیت های حل مختلف در آب زیرزمینی می باشند و بسیاری از این ترکیبات توسط میکروارگانیسم های موجود در آب تجزیه می شوند. در این تحقیق، زیست پالایی آب های زیرزمینی آلوده به ترکیبات نفتی (BTEX) در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرد. آزمایشات در یک تانک شنی دوبعدی انجام گردید. به منظور شبیه سازی رفتار میکروارگانیسم ها در تجزیه زیستی آلاینده ها از مدل موند دوگانه در کد RT3D استفاده گردید. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی تجزیه بیولوژیکی BTEX با داده های آزمایشگاهی نشان داد که غلظت های مشاهده شده و محاسبه شده، با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی و مدلسازی ریاضی با هم مطابقت دارند. همچنین نتایج حاصل از اجرای مدل نشان داد که در شرایط با زیست پالایی و بدون زیست پالایی به ترتیب پس از گذشت سه و 27 ماه مجموع آلودگی در کل تانک به صفر می رسد. مقایسه این دو عدد حاکی از اهمیت فرآیند زیست پالایی در پاکسازی آب زیرزمینی آلوده به هیدروکربن های نفتی می باشد. در مجموع روش پیشنهاد شده در این تحقیق، جداسازی باکتری و تصفیه موفقیت آمیز بوده و می توان این روش را در مقیاس های بزرگ پیشنهاد نمود.کلید واژگان: آب زیرزمینی, زیست پالایی, میکروارگانیسم, BTEXToday, groundwater contamination has become a major environmental issue around the world. Petroleum products affect groundwater quality at many sites across the country. It mainly results from leaking or seeping of products from storage tanks or transferring pipes. These products are typically multicomponent organic mixtures composed of chemicals with varying degrees of water solubility. Many of the petroleum products are amenable to biological degradation in the aqueous phase by naturally occurring microorganisms in the subsurface. To create and maintain conditions that are conductive to microbial activity within the contaminated aqueous-phase is the main focus of this research. BTEX was selected as the petroleum contaminant to be used in a laboratory experiment. A two-dimensional sand tank was built and BTEX was injected into the sand at top of the unsaturated zone. In order to simulate the behaviour of the bacteria and to predict the long-term remediation program, RT3D model with double Monod algorithm was selected. The comparison of the observed data in laboratory experiment with simulated results showed that the calibrated model can simulate the BTEX movement and biodegradation, satisfactory. Using the calibrated model indicated that complete remediation would occur after three months with biodegradation and 27 months without biodegradation. This proved that how important is the biodegradation in long-term remediation projects. In addition, the proposed methodology in this research for isolating the bacteria and remediation was successful and can be proposed to be implemented in larger scale.Keywords: Groundwater, Bioremediation, Microorganism, BTEX
-
تنش های کم آبی، شوری و عدم تغذیه بهینه عناصر غذایی به خصوص فسفر ازجمله چالش های مهم برای تولید گندم در دیم زارهای ایران می باشد. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر سه سویه باکتری محرک رشد گیاه بر فسفر قابل دسترس خاک و نیز برخی از صفات فیزیولوژیک و رشدی گیاه گندم انجام شد. برای این منظور آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل سه عامله شامل تنش کم آبی در دو سطح، مصرف کود فسفره در 6 سطح و سویه های باکترهایی محرک رشد گیاه در 4 سطح و در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار در مدت 125 روز اجرا شد. نتایج نشان داد که در تنش کم آبی 55 درصد ظرفیت زراعی (FC) و بدون استفاده از کود فسفره، تیمار باکتری Staphylococcus succinus نسبت به شاهد به ترتیب باعث افزایش 4/2، 9/4، 7/2 برابری فسفر قابل دسترس، جذب فسفر ریشه و دانه شد. در تیمار رطوبتی 80 درصد FC و بدون استفاده از کود فسفره، تیمار های S. succinus، Bacillus safensis و B. pumilus نسبت به شاهد به ترتیب باعث افزایش 6/1، 6/1 و 6/1 برابری فسفر قابل دسترس، 1/3، 1/3 و 9/2 برابری جذب فسفر ریشه و 2/2، 4/2، 2/2 برابری جذب فسفر دانه شد. بیشترین میزان وزن خشک ریشه، اندام هوایی و دانه به ترتیب با مقادیر 3/5، 2/18 و 6/4 گرم بر گلدان در تیمار حداکثری کود فسفره (F4) به دست آمد. در تنش کم آبی 55 درصد FC، تیمار باکتری S. succinus نسبت به شاهد به ترتیب 8، 9/31، 4/20 و 5/25 درصد میزان پرولین، وزن خشک ریشه، وزن خشک دانه و جذب فسفر اندام هوایی گیاه را افزایش داد. در کل استفاده از S. succinus strain R12N2 برای افزایش تولید گندم در دیم زارها مناسب به نظر می رسد.
کلید واژگان: باکتری های حل کننده فسفات, خاک فسفات, جذب فسفر, پرولینDrought, salinity and essential plant nutrient stresses especially phosphorus (P) are the most important challenges for wheat production in dryland farming of Iran. The objective of this study was to investigate the effect of three plant growth promoting bacteria strains on soil available-P, as well as some of the physiological and growth traits of wheat under water-deficit stress. For this purpose, a pot experiment was carried out as factorial arrangement with three factors including: water deficit stress at two levels, application of P-fertilizer at six levels and strains of plant growth promoting bacteria at four levels, based on completely randomized design (CRD) with three replications within 125 days. The results show at the water deficit stress of 55% field capacity (FC) and without P-fertilizer application, bacterial treatment of Staphylococcus succinus compared to control increased available-P, P-uptake of root and grain by 2.4, 4.9 and 2.7 times respectively. At moisture treatment of 80% FC and without P-fertilizer application, treatments of Bacillus pumilus, B.safensis and S. succinus compared to control, increased available-P by 1.6, 1.6 and 1.6 times; P-uptake of root by 3.1, 3.1 and 2.9 times; P-uptake of grain by 2.2, 2.4 and 2.2 times, respectively. Maximum dry weight of root, shoot and grain (5.3, 18.2 and 4.6 g pot-1, respectively) were obtained at the maximum level of P-fertilizer treatment (F4). At the water deficit stress of 55% FC, bacterial treatment of S. succinus compared to control increased prolin, root dry weight, grain dry weight and P-uptake of shoot up to 8, 31.9, 20.4 and 25.5 percent, respectively. Generally, the use of Staphylococcus succinus strain R12N2 seems to be appropriate for increasing wheat production in dryland farming.
Keywords: Phosphate solubilizing bacteria, Rock phosphate, Phosphorus uptake, proline -
مقدمه
جامعه میکروبی خاک بر حاصلخیزی آن از طریق تجزیه، معدنی کردن، ذخیره سازی و رهاسازی عناصر غذایی تاثیر می گذارد. باتوجه به آزادسازی حدود 20 تا 30 درصد مواد فتوسنتزی در فراریشه (ریزوسفر) گیاه، این محیط شرایط مساعدی را برای حضور جمعیت میکروبی فراهم می کند.
مواد و روش هاهدف پژوهش حاضر، بررسی پتانسیل جدایههای فراریشهای و درونرست جداسازی شده از گیاه گندم به منظور بررسی ویژگی های محرک رشد و شناسایی توالی 16S rRNAآنهاست؛ به این منظور، ابتدا باکتریها ازنظر تولید هورمون اکسین در محیط کشت حاوی ال- تریپتوفان غربالگری شدند و سپس توانایی آنها در انحلال فسفات های معدنی و آلی نامحلول ارزیابی شد. در ادامه پژوهش، سایر مولفه های محرک رشد گیاه ازجمله توان تولید سیدروفور و آنزیم ACC- دآمیناز بررسی شدند.
نتایجاز میان جدایههای به دست آمده از فراریشه و درون ریشه، تعداد 15 جدایه فراریشهای و تعداد 7 جدایه درونرست بر اساس توانایی آنها در ایجاد ویژگی های محرک رشدی انتخاب شدند. درمجموع، 7 جدایه به Bacillus، 4 جدایه به Pseudomonas، 2 جدایه به Staphylococcus، 2 جدایه به Paenibacillus و سایر جدایه ها به جنسهای Sphingobacterium، Lysinibacillus، Advenella، Enterobacter، Variovorax و Plantibacter تعلق داشتند.
بحث و نتیجه گیریباتوجه به نتایج، جنسهای غالب در میان جدایههای فراریشهای و درونرست محرک رشد گیاه گندم از نوع Pseudomonas و Bacillus بودند. افزایش عملکرد از طریق افزایش زیست فراهمی عناصر غذایی درنتیجه تولید سیدروفور، انحلال فسفات های نامحلول آلی و معدنی، تولید عوامل رشد و تولید هورمون های محرک رشد گیاهان به ویژه ایندول-3- استیک اسید است که موجب افزایش شاخص های رشد و عملکرد محصول می شود و حفظ سلامت محیط زیست و گیاه را در پی دارد.
کلید واژگان: باکتری های فراریشهای و درونرست, گندم, کود زیستی, مولفه های محرک رشد گیاهIntroductionThe soil microbial community affects its fertility through the decomposition, mineralization, storage, and release of nutrients. Given the release of about 20-30% of photosynthetic materials in the rhizosphere, this environment has provided favorable conditions for the presence of microbial populations.
Materials and methodsThe aim of this study was to investigate the potential of rhizosphere and endophytic bacterial isolates isolated from the roots of wheat plant in terms of plant growth promoting (PGP) traits to identify their 16S rRNA sequences. To this end, the isolated bacteria were first screened for the production of indole-3-acetic acid (IAA) in the presence of tryptophan in the culture medium, and then they were tested for their ability to dissolve inorganic and organic phosphates. In the next step, other growth promoting factors including siderophore production and ACC-deaminase were investigated.
ResultsAmong the isolates obtained from rhizosphere and intra-root of wheats, 15 rhizosphere and 7 endophyte isolates were selected based on their ability to induce growth promoting properties. A total of 7 isolates belonged to the Bacillus, 4 isolates to Pseudomonas, 2 isolates to Staphylococcus, 2 isolates to Paenibacillus, and the rest belonged to the genera Sphingobacterium, Lysinibacillus, Advenella, Enterobacter, Variovorax, and Plantibacter.
Discussion and conclusionAccording to the obtained results, the dominant genera among the rhizosphere and endophyte isolates were Pseudomonas and Bacillus. Increased yield through increased nutrient bioavailability is the result of siderophore production, dissolution of insoluble inorganic and mineral phosphates, the production of growth factors and plant growth hormones, especially indole acetic acid, which can increase crop growth indices and yield. It also has to protect the environment and the plant.
Keywords: Rhizospheric, Endophyte Bacteria, Wheat, Biofertilizer, Plant Growth Promoting Traits
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.