مهار زیستی بیماری پوسیدگی طوقه و ریشه فوزاریومی خیار با استفاده از باکتری‌های اندوفیت انتخابی در شرایط آزمایشگاه و گلخانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 گروه گیاه‎پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی صفی آباد دزفول، دزفول، ایران

چکیده

بیماری پوسیدگی طوقه و ریشه فوزاریومی از مهم‌ترین بیماری‌های محصول خیار در سراسر جهان محسوب می‌شود. در این پژوهش پتانسیل مهار کنندگی شش استرین باکتریایی‌ اندوفیت انتخابی شاملStaphylococcus sciuri (MarR44)، Serratia rubidaea (Mar61-01)، (Bacillus atrophaeus (DM6120،Bacillus sp. (MarG19)، Bacillus sp. (MarH51) و Bacillus sp. (TN16) در شرایط آزمایشگاه و گلخانه در قالب طرح کاملا تصادفی جهت کنترل این بیماری مورد ارزیابی قرار گرفت. در شرایط آزمایشگاه توان بازدارندگی این شش استرین در روش‌های کشت متقابل، تاثیر متابولیت‌های فرّار، تاثیر متابولیت‌های غیر فرار و تاثیر آن‌ها روی جوانه‌زنی اسپور قارچ بیمارگر در مقایسه با شاهد معنی‌دار بود به‌طوری‌که در هر آزمون به ترتیب استرین‌های S. sciuri (MarR44) با 56%،  S. rubidaea (Mar61-01) با 8/75%،  S. rubidaea (Mar61-01)  با 11% و Bacillus sp. (MarH51) با 53/76% بیشترین تاثیر را در ممانعت از رشد میسلیومی و جوانه‌زنی اسپور بیمارگر داشتند. بررسی‌های گلخانه‌ای به دو روش بذرمال و مایه‌زنی خاک با استرین‌های باکتریایی اندوفیت در خاک مایه‌زنی شده با قارچ بیمارگر نشان داد که استرین‌های باکتریایی اندوفیت کارایی بیش از 60 درصدی را در بازدارندگی بیماری از خود نشان دادند. همچنین بررسی تاثیر استرین‌های باکتریایی روی شاخص‌های رشدی گیاه خیار حتی در حضور قارچ بیمارگر نشان داد که در هر دو روش بذرمال و مایه‌زنی خاک شاخص‌های اندازه‌گیری شده در مقایسه با شاهد به طور معنی‌داری افزایش یافتند. نتایج این مطالعه نشان داد که استرین‌های باکتریایی اندوفیت مطالعه شده در این پژوهش از توان و پتانسیل بالقوه‌ای در بازدارندگی از بیماری پوسیدگی طوقه و ریشه فوزاریومی خیار برخوردار می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Biocontrol of Fusarium crown and root rot of cucumber using selected endophytic bacteria under laboratory and greenhouse conditions

نویسندگان [English]

  • Jahanshir amini 1
  • Mohsen Saedpanah 1
  • Zahra Alijani 1
  • kaivan karimi 2
1 Department of Plant Protection, Agriculture Faculty, Kurdisan University, Sanandaj, Iran
2 Department of Plant Protection, Safiabad Agricultural Research and Education and Natural Resources center, Dezful. Iran
چکیده [English]

Fusarium crown and root rot is one of the most important diseases affecting cucumber crop worldwide. In this study, the inhibitory potential of six selected endophytic bacterial strains including, Staphylococcus sciuri (MarR44), Serratia rubidaea (Mar61-01), Bacillus atrophaeus (DM6120), Bacillus sp. (MarG19), Bacillus sp. (MarH51), and Bacillus sp. (TN16) was evaluated to control this disease in cucumber, under laboratory and greenhouse conditions following a completely randomized design. Under laboratory conditions, the inhibitory effects of these six strains were significant compared to the control in dual-culture, volatile metabolites, non-volatile metabolites, and spore germination assays. In each assay, the bacterial strains S. sciuri (MarR44) with 56%, S. rubidaea (Mar61-01) with 75.8%, S. rubidaea (Mar61-01) with 11%, and Bacillus sp. (MarH51) with 76.53% exhibited the highest suppression of mycelial growth and spore germination of the pathogen, respectively. Greenhouse experiments using two methods of seed treatment and soil inoculation with endophytic bacterial strains in pathogen-infested soil demonstrated that the endophytic bacterial strains reduced disease incidence by over 60%. Furthermore, the bacterial strains significantly increased all growth parameters even in the presence of the pathogen as compared to control treatment in both methods. The findings indicated that the endophytic bacterial strains in this study possess considerable potential for suppressing Fusarium crown and root rot in cucumber. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antagonistic activity
  • Antifungal metabolites
  • Cucumis sativus
  • Endophytic prokaryotes
  • Fusarium
Adhikari M, Kim SW, Kim HS, Lee YS, 2021. Suppression of fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. lactucae and growth promotion on lettuce using bacterial isolates. Journal of Microbiology & Biotechnology 31: 1241.
Ahmed GA, 2010. Controlling of fusarium wilt of cucumber by antagonistic bacteria. Journal of Life Sciences 4: 16–21.
Ajilogba CF, Babalola OO, 2013. Integrated management strategies for tomato fusarium wilt. Biocontrol Science 18: 117–127.
Alabouvette C, Olivain C, Migheli Q, Steinberg C, 2009. Microbiological control of soil-borne phytopathogenic fungi with special emphasis on wilt-inducing Fusarium oxysporum. New Phytologist 184: 529–544.
Cao Y, Xu Z, Ling N, Yuan Y, Yang X, et al., 2012. Isolation and identification of lipopeptides produced by B. subtilis SQR 9 for suppressing Fusarium wilt of cucumber. Scientia Horticulture 135: 32–39.
Cha JY, Han S, Hong HJ, Cho H, Kim D, et al., 2016. Microbial and biochemical basis of a fusarium wilt suppressive soil. ISME Journal 10: 119–129.
Chikh-Rouhou H, GONZÁLEZ-Torres R, Alvarez J M, 2010. Screening and morphological characterization of melons for resistance to Fusarium oxysporum f. sp. melonis Race 1.2. Horticultural Sciences 45 (7): 1021–1025.
O’Donnell K, Kistler HC, Cigelnik E, Ploetz RC, 1998. Multiple evolutionary origins of the fungus causing Panama disease of banana: concordant evidence from nuclear and mitochondrial gene genealogies. Proceedings of the National Academy of Sciences 95(5): 2044–2049.
FAO, 2023. Statistics. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL. [Accessed on 24 May 2025].
Gao Z, Zhang B, Liu H, Han J, Zhang Y, 2017. Identification of endophytic Bacillus velezensis ZSY-1 strain and antifungal activity of its volatile compounds against Alternaria solani and Botrytis cinerea. Biological Control 105: 27–39.
Huang R, Li GQ, Zhang J, Yang L, Che HJ, et al., 2011. Control of postharvest Botrytis fruit rot of strawberry by volatile organic compounds of Candida intermedia. Phytopathology 101: 859–869.
Jangir M, Pathaka R, Sharma S, Sharmab S, 2018. Biocontrol mechanisms of Bacillus sp., isolated from tomato rhizosphere, against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Biological Control 123: 60–70.
Khan MR, Khan SM, 2002. Effects of root-dip treatment with certain phosphate solubilizing microorganisms on the fusarial wilt of tomato. Bioresource Technology 85: 213–215.
Khodakaramian N, Abdossi V, Modari P, 2017. Evaluation of endophytic bacterial strains isolated from healthy tomato for growth promoting and the ability of IAA production in majority isolated groups. Agricultural Biotechnology 8: 87–100.
Leslie JF, Summerell BA, 2006. Fusarium laboratory workshops—A recent history. Mycotoxin Research 22(2): 73–74.
Liu X, Pan Y, Liu C, Ding Y, Wang X, et al., 2020. Cucumber fruit size and shape variations explored from the aspects of morphology, histology, and endogenous hormones. Plants 9: 772.
Michielse CB, Rep M, 2009. Pathogen profile update: Fusarium oxysporumMolecular Plant Pathology 10(3): 311.
Mohammadi P, Elif T, Recep K, Senol KM, 2017. Potential of some bacteria for biological control of postharvest citrus green mould caused by Penicillium digitatum. Plant Protection Science 53: 134–143.
Möller EM, Bahnweg G, Sandermann H, Geiger HH, 1992. A simple and efficient protocol for isolation of high molecular weight DNA from filamentous fungi, fruit bodies, and infected plant tissues. Nucleic Acids Research 20(22): 6115–6116.
Moreira RR, Nesi CN, De Mio LLM, 2014. Bacillus spp. and Pseudomonas putida as inhibitors of the Colletotrichum acutatum group and potential to control Glomerella leaf spot. Biological Control 72: 30–37.
Saechow S, Thammasittirong A, Kittakoop P, Prachya S, Na-Ranong Thammasittirong SNR, 2018. Antagonistic activity against dirty panicle rice fungal pathogens and plant growth-promoting activity of Bacillus amyloliquefaciens BAS23. Journal of Microbiology & Biotechnology 28: 1527–1535.
Seifert KA, Aoki T, Baayen RP, Brayford D, Burgess LW, et al., 2003. The name Fusarium moniliforme should no longer be used. Mycological Research 107(6): 643–644.
Summerell BA, Laurence MH, Liew EC, Leslie JF, 2010. Biogeography and phylogeography of Fusarium: a review. Fungal Diversity 44(1): 3–13.
Tan Y, Du C, Xu L, Yue C, Liu X, et al., 2024. Endophytic bacteria from diseased plant leaves as potential biocontrol agents of cucumber Fusarium wilt. Journal of Plant Pathology 106(2): 553–563.
Xu W, Yang Q, Yang F, Xie X, Goodwin PH, et al., 2022. Evaluation and genome analysis of Bacillus subtilis YB-04 as a potential biocontrol agent against fusarium wilt and growth promotion agent of cucumber. Frontiers in Microbiology 13: 885430.
Yang F, Wang X, Jiang H, Yao Q, Liang S, et al., 2024. Mechanism of a novel Bacillus subtilis JNF2 in suppressing Fusarium oxysporum f. sp. cucumerium and enhancing cucumber growth. Frontiers in Microbiology 15: 1459906.