مقایسه اثرات عوامل بیولوژیکی باکتریایی و اسید جیبرلیک بر رشد استویا و تولید گلیکوزید استویول با تنظیم ژن های کد کننده آن

کشاورزی مهم ترین منبع در بازارهای جهانی است و سیستم های زیست محیطی با چالش های زیادی روبرو هستند. مصرف جهانی کودهای شیمیایی در حال رشد است و نقشی حیاتی در عملکرد محصول دارد. با این حال، گیاهانی که به این روش رشد می کنند، زمان کافی برای رشد و بلوغ مناسب ندارند و بنابراین ویژگی های گیاهی عالی را به دست نمی آورند. علاوه بر این، ترکیبات سمی بسیار مضر می توانند در بدن و خاک انسان تجمع کنند. بنابراین، نیاز به توسعه راه حل های سازگار با محیط زیست و پایدار برای کاهش نیاز به کودهای شیمیایی وجود دارد. میکروارگانیسم های مفید می توانند منبع مهمی از ترکیبات طبیعی فعال بیولوژیکی باشند.
جوامع اندوفیت در برگها بسته به گونه یا ژنوتیپ گیاه میزبان، مرحله رشد گیاه و مورفولوژی گیاه متفاوت است. 13 چندین مطالعه گزارش کرده اند که آزوسپیریلوم، باسیلوس، آزوتوباکتر، سودوموناس و انتروباکتر دارای پتانسیلترویج رشد گیاه. 14 بعلاوه، باسیلوس و آزوسپیریلوم از نظر بهبود رشد و عملکرد گیاه، شدیدترین جنس های PGPB هستند که مورد مطالعه قرار گرفته اند. 15 مطالعات نشان داده اند که تلقیح همزمان Azospirillum brasiliensis و Bradyrhizobium در حبوبات می تواند عملکرد ذرت، گندم، سویا و لوبیا را افزایش دهد. 16، 17 مطالعات نشان داده اند که تلقیح سالیکورنیا با باسیلوس لیکنیفورمیس و سایر PGPB ها به طور هم افزایی باعث رشد گیاه و جذب مواد مغذی می شود. 18 Azospirillum brasiliensis Sp7 و Bacillus sphaericus UPMB10 رشد ریشه موز شیرین را بهبود می بخشد. به طور مشابه، بذر رازیانه به دلیل رشد رویشی ضعیف و جوانه زنی کم، به ویژه در شرایط تنش خشکی، به سختی رشد می کنند. تیمار بذر با سودوموناس فلورسنس و تریکودرما هارزیانوم رشد اولیه گیاهچه های رازیانه را در شرایط تنش خشکی بهبود می بخشد. برای استویا، مطالعاتی برای ارزیابی اثرات قارچ‌های میکوریز و ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) بر توانایی ارگانیسم برای رشد، تجمع متابولیت‌های ثانویه و بیان ژن‌های دخیل در بیوسنتز انجام شده است. به گفته رهی و همکاران 22، تلقیح گیاهان با PGPRهای مختلف باعث بهبود رشد، شاخص فتوسنتزی و تجمع استویوزید و استویوزید A در گیاهان شد. Oviedo-Pereira و همکاران 24 گزارش کردند که اندوفیت های محرک Enterobacter hormaechei H2A3 و H5A2 باعث افزایش محتوای SG، تحریک تراکم تریکوم در برگ ها و افزایش تجمع متابولیت های خاص در تریکوم ها شدند، اما آنها رشد گیاه را افزایش ندادند.
GA3 یکی از مهم ترین و از نظر بیولوژیکی فعال ترین پروتئین های شبه جیبرلین است. تیمار اگزوژن استویا با GA3 می تواند باعث افزایش طول ساقه و گلدهی شود. از سوی دیگر، برخی مطالعات گزارش داده اند که GA3 القاکننده ای است که گیاهان را به تولید متابولیت های ثانویه مانند آنتی اکسیدان ها و رنگدانه ها تحریک می کند و همچنین یک مکانیسم دفاعی است.
روابط فیلوژنتیکی جدایه ها در رابطه با انواع دیگر سویه ها. شماره های دسترسی GenBank در داخل پرانتز آورده شده است.
فعالیت های آمیلاز، سلولاز و پروتئاز به صورت نوارهای شفاف در اطراف مستعمرات نشان داده شده است، در حالی که رسوبات سفید در اطراف مستعمرات نشان دهنده فعالیت لیپاز است. همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است، B. paramycoides SrAM4 می تواند تمام هیدرولازها را تولید کند، در حالی که B. paralicheniformis SrMA3 می تواند تمام آنزیم ها را به جز سلولاز تولید کند، و B. licheniformis SrAM2 تنها سلولاز تولید می کند.
چندین جنس مهم میکروبی با افزایش سنتز متابولیت های ثانویه در گیاهان دارویی و معطر همراه بوده اند. تمام آنتی اکسیدان های آنزیمی و غیر آنزیمی در S. rebaudiana Shou-2 به طور معنی داری نسبت به شاهد افزایش یافت. اثر مثبت PGPB بر TPC در برنج نیز توسط چمام و همکاران گزارش شده است. علاوه بر این، نتایج ما با نتایج TPC، TFC، و DPPH در S. rebaudiana، که به عملکرد ترکیبی Piriformospora indica و Azotobacter chroococcum76 نسبت داده شد، مطابقت دارد. TPC و TFC77 در گیاهان ریحان تیمار شده با میکروارگانیسم ها در مقایسه با گیاهان تیمار نشده به طور قابل توجهی بالاتر بود. علاوه بر این، افزایش آنتی اکسیدان ها ممکن است به دو دلیل اتفاق بیفتد: آنزیم های هیدرولیتیک مکانیسم های دفاعی القایی گیاه را مانند میکروارگانیسم های بیماری زا تحریک می کنند تا زمانی که گیاه با کلونیزاسیون باکتریایی سازگار شود. ثانیا، PGPB ممکن است به عنوان آغازگر القای ترکیبات فعال زیستی تشکیل شده از طریق مسیر شیکمات در گیاهان عالی و میکروارگانیسم ها عمل کند.
نتایج نشان داد که یک رابطه هم افزایی بین تعداد برگ، بیان ژن و تولید SG هنگام تلقیح چند سویه وجود دارد. از طرفی تلقیح دوگانه از نظر رشد و بهره وری گیاه نسبت به تلقیح تک برتری داشت.
آنزیم های هیدرولیتیک پس از تلقیح باکتری ها بر روی محیط آگار حاوی بستر نشانگر و انکوباسیون در دمای 28 درجه سانتی گراد به مدت 2 تا 5 روز شناسایی شدند. پس از کاشت باکتری روی محیط نشاسته آگار، فعالیت آمیلاز با استفاده از محلول ید 100 تعیین شد. فعالیت سلولازی با استفاده از معرف قرمز آبی کنگو 2/0 درصد طبق روش کیاننگام و همکاران تعیین شد. 101 . فعالیت پروتئاز از طریق مناطق شفاف در اطراف مستعمرات که روی محیط کشت شیر ​​آگار بدون چربی قرار داده شده اند، همانطور که توسط Cui و همکارانش توضیح داده شده است، مشاهده شد. 102 . از طرفی لیپاز 100 پس از تلقیح روی محیط کشت توئین آگار شناسایی شد.