این مطالعه نشان میدهد که قارچ همزیست ریزوسفری *Kosakonia oryziphila* NP19 جدا شده از ریشههای برنج، یک آفتکش زیستی امیدوارکننده برای افزایش رشد گیاه و کنترل بلاست برنج ناشی از *Pyricularia oryzae* است. آزمایشهای آزمایشگاهی روی برگهای تازه نهالهای برنج یاسمن از گونه Khao Dawk Mali 105 (KDML105) انجام شد. نتایج نشان داد که NP19 به طور موثری جوانهزنی کنیدیهای *Pyricularia oryzae* را مهار میکند. آلودگی *Pyricularia oryzae* تحت سه شرایط مختلف تیمار مهار شد: اول، برنج با NP19 کلونیزه شد و با کنیدیهای *Pyricularia oryzae* تلقیح شد؛ دوم، مخلوطی از NP19 و کنیدیهای *Pyricularia oryzae* روی برگها اعمال شد؛
باکتری ریزوسفری *Kosakonia oryziphila* NP1914از ریشه برنج (*Oryza sativa* L. cv. RD6) جدا شد. *Kosakonia oryziphila* NP19 دارای خواص تقویتکننده رشد گیاه، از جمله تثبیت نیتروژن، تولید اسید ایندول استیک (IAA) و حلکنندگی فسفات است. جالب توجه است که *Kosakonia oryziphila* NP19 کیتیناز تولید میکند.۱۴.کاربرد *Kosakonia oryziphila* NP19 روی بذور برنج KDML105 بقای برنج را پس از آلودگی به بلاست برنج بهبود بخشید. هدف از این مطالعه (۱) روشن کردن مکانیسم مهاری *Kosakonia oryziphila* NP19 در برابر بلاست برنج و (۲) بررسی اثر *Kosakonia oryziphila* NP19 در کنترل بلاست برنج است.
مواد مغذی نقش حیاتی در رشد و نمو گیاه دارند و به عنوان عواملی عمل میکنند که بیماریهای مختلف میکروبی را کنترل میکنند. تغذیه معدنی یک گیاه، مقاومت آن در برابر بیماری، ویژگیهای مورفولوژیکی یا بافتی و حدت یا توانایی زنده ماندن در برابر عوامل بیماریزا را تعیین میکند. فسفر میتواند با افزایش سنتز ترکیبات فنلی، رشد بلاست برنج را کند کرده و شدت آن را کاهش دهد. پتاسیم به طور کلی بروز بسیاری از بیماریهای برنج مانند بلاست برنج، لکه برگ باکتریایی، لکه غلاف برگ، پوسیدگی ساقه و لکه برگ را کاهش میدهد. مطالعهای توسط پرنود نشان داد که کودهای پر پتاسیم همچنین میتوانند بروز بیماریهای قارچی برنج را کاهش داده و عملکرد را افزایش دهند. مطالعات متعددی نشان دادهاند که کودهای گوگردی میتوانند مقاومت محصول را در برابر عوامل بیماریزای قارچی بهبود بخشند.27منیزیم اضافی (جزئی از کلروفیل) میتواند منجر به بلاست برنج شود.21روی میتواند مستقیماً عوامل بیماریزا را از بین ببرد و در نتیجه شدت بیماری را کاهش دهد.22آزمایشهای مزرعهای نشان داد که اگرچه غلظت فسفر، پتاسیم، گوگرد و روی در خاک مزرعه بیشتر از آزمایش گلدانی بود، اما بلاست برنج همچنان از طریق برگهای برنج گسترش مییافت. مواد مغذی خاک ممکن است در کنترل بلاست برنج خیلی مؤثر نباشند، زیرا رطوبت نسبی و دما برای هجوم شدید عوامل بیماریزا نامطلوب هستند.
در آزمایشهای مزرعهای، Stenotrophomonas maltophilia، P. dispersa، Xanthomonas sacchari، Burkholderia multivorans، Burkholderia diffusa، Burkholderia vietnamiensis و C. gleum در تمام تیمارها شناسایی شدند. Stenotrophomonas maltophilia از ریزوسفر گندم، جو دوسر، خیار، ذرت و سیبزمینی جدا شده و توانایی کنترل زیستی نشان داده است.فعالیتعلیه Colletotrichum nymphaeae.28 علاوه بر این، گزارش شده است که P. dispersa در برابر سیاهپوستان مؤثر است.پوسیدگیسیبزمینی شیرین.29 علاوه بر این، سویه R1 باکتری Xanthomonas sacchari فعالیت آنتاگونیستی علیه بلاست برنج و پوسیدگی خوشه ناشی از Burkholderia نشان داده است.گلومئه.30قارچ Burkholderia oryzae NP19 میتواند در طول جوانهزنی با بافت برنج رابطه همزیستی برقرار کند و به یک قارچ همزیست بومی برای برخی از گونههای برنج تبدیل شود. در حالی که سایر باکتریهای خاک میتوانند پس از نشاکاری برنج را کلونیزه کنند، قارچ بلاست NP19، پس از کلونیزه شدن، عوامل متعددی را در مکانیسم دفاعی برنج در برابر این بیماری تحت تأثیر قرار میدهد. NP19 نه تنها رشد P. oryzae را بیش از 50٪ سرکوب میکند (به جدول تکمیلی S1 در پیوست آنلاین مراجعه کنید)، بلکه تعداد ضایعات بلاست روی برگها را نیز کاهش میدهد و عملکرد برنج تلقیح شده یا کلونیزه شده با NP19 (RBf، RFf-B و RBFf-B) را در آزمایشهای مزرعهای افزایش میدهد (شکل S3).
قارچ Pyricularia oryzae که باعث بلاست گیاهی میشود، یک قارچ همیتروفیک است که در طول عفونت به مواد مغذی از گیاه میزبان نیاز دارد. گیاهان برای سرکوب عفونت قارچی، گونههای فعال اکسیژن (ROS) تولید میکنند. با این حال، Pyricularia oryzae از استراتژیهای متنوعی برای مقابله با ROS تولید شده توسط میزبان استفاده میکند.31به نظر میرسد پراکسیدازها در مقاومت به پاتوژن نقش دارند، از جمله اتصال متقاطع پروتئینهای دیواره سلولی، ضخیم شدن دیوارههای آوند چوبی، تولید ROS و خنثیسازی پراکسید هیدروژن.32آنزیمهای آنتیاکسیدانی ممکن است به عنوان یک سیستم خاص جمعآوری ROS عمل کنند. سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و پراکسیداز (POD) از طریق خواص آنتیاکسیدانی خود به شروع پاسخهای دفاعی کمک میکنند و SOD به عنوان اولین خط دفاعی عمل میکند.33در برنج، فعالیت پراکسیداز گیاهی پس از آلودگی به عوامل بیماریزای گیاهی مانند *Pyricularia oryzae* و *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae* القا میشود.32در این مطالعه، فعالیت پراکسیداز در برنجهای کلونیزه شده و/یا تلقیح شده با *Magnaporthe oryzae* NP19 افزایش یافت؛ با این حال، *Magnaporthe oryzae* بر فعالیت پراکسیداز تأثیری نداشت. سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، به عنوان H₂O₂ سنتاز، کاهش O₂⁻ به H₂O₂ را کاتالیز میکند. SOD با متعادل کردن غلظت H₂O₂ در داخل گیاه، نقش مهمی در مقاومت گیاه در برابر تنشهای مختلف ایفا میکند و در نتیجه تحمل گیاه را در برابر تنشهای مختلف افزایش میدهد³⁴. در این مطالعه، در آزمایش گلدانی، 30 روز پس از تلقیح *Magnaporthe oryzae* (30 روز پس از تلقیح)، فعالیت SOD در گروههای RF و RBF به ترتیب 121.9٪ و 104.5٪ بیشتر از گروه R بود که نشان دهنده پاسخ SOD به عفونت *Magnaporthe oryzae* است. در هر دو آزمایش گلدانی و مزرعهای، فعالیت SOD در برنج تلقیح شده با *Magnaporthe oryzae* NP19، 30 روز پس از تلقیح، به ترتیب 67.7٪ و 28.8٪ بیشتر از برنج تلقیح نشده بود. پاسخهای بیوشیمیایی گیاه تحت تأثیر محیط، منبع استرس و نوع گیاه قرار میگیرند. فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان گیاه مستقیماً تحت تأثیر عوامل محیطی قرار میگیرد که به نوبه خود با تغییر جامعه میکروبی گیاه، بر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان گیاه تأثیر میگذارند.
قارچ عامل بیماری بلاست برنج (Kosakonia oryziphila NP19، شماره دسترسی NCBI PP861312) که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت، سویه ...13از ریشههای برنج رقم RD6 در استان ناخون فانوم، تایلند (16° 59′ 42.9″ شمالی 104° 22′ 17.9″ شرقی) جدا شد. این سویه در محیط کشت مایع مغذی (NB) در دمای 30 درجه سانتیگراد و سرعت 150 دور در دقیقه به مدت 18 ساعت کشت داده شد. برای محاسبه غلظت باکتری، جذب نوری سوسپانسیون باکتری در طول موج 600 نانومتر اندازهگیری شد. غلظت سوسپانسیون باکتری به صورت زیر تنظیم شد:۱۰⁶CFU/mL با آب دیونیزه استریل (dH₂Oقارچ بلاست برنج (Pyricularia oryzae) به صورت نقطهای روی محیط کشت سیبزمینی دکستروز آگار (PDA) تلقیح و به مدت 7 روز در دمای 25 درجه سانتیگراد انکوبه شد. میسلیوم قارچ به محیط کشت سبوس برنج آگار (2٪ (وزنی/حجمی) سبوس برنج، 0.5٪ (وزنی/حجمی) ساکارز و 2٪ (وزنی/حجمی) آگار حل شده در آب دیونیزه، pH 7) منتقل و به مدت 7 روز در دمای 25 درجه سانتیگراد انکوبه شد. یک برگ استریل شده از یک رقم برنج حساس (KDML105) برای القای کنیدی روی میسلیوم قرار داده شد و به مدت 5 روز در دمای 25 درجه سانتیگراد تحت نور ترکیبی UV و سفید انکوبه شد. کنیدیها با پاک کردن آرام میسلیوم و سطح برگ آلوده با 10 میلیلیتر محلول استریل شده 0.025٪ (حجمی/حجمی) Tween 20 جمعآوری شدند. محلول قارچی از طریق هشت لایه پارچه توری فیلتر شد تا میسلیوم، آگار و برگهای برنج جدا شوند. غلظت کونیدیا در سوسپانسیون برای تجزیه و تحلیل بیشتر به 5 × 10⁵ کونیدیا در میلیلیتر تنظیم شد.
کشتهای تازه سلولهای Kosakonia oryziphila NP19 با کشت در محیط کشت NB در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت تهیه شدند. پس از سانتریفیوژ (3047 × g، 10 دقیقه)، رسوب سلولی جمعآوری شد، دو بار با محلول نمکی بافر فسفات 10 میلیمولار (PBS، pH 7.2) شسته شد و دوباره در همان بافر به حالت تعلیق درآمد. چگالی نوری سوسپانسیون سلولی در 600 نانومتر اندازهگیری شد و مقدار تقریبی 1.0 (معادل 1.0 × 107 CFU/μl که با کشت روی صفحات آگار مغذی تعیین میشود) به دست آمد. کونیدیاهای P. oryzae با معلق کردن آنها در محلول PBS و شمارش آنها با استفاده از هموسیتومتر به دست آمدند. سوسپانسیونهای *K. oryziphila* NP19 و *P. برای آزمایشهای اسمیر برگ، کونیدیهای K. oryziphila* به ترتیب با غلظتهای 1.0 × 10⁷ CFU/μL و 5.0 × 10 کونیدی/μL روی برگهای تازه برنج تهیه شدند. روش تهیه نمونه برنج به شرح زیر بود: برگهایی به طول 5 سانتیمتر از نهالهای برنج بریده شده و در ظروف پتری که با کاغذ جاذب مرطوب پوشانده شده بودند، قرار داده شدند. پنج گروه تیماری ایجاد شد: (i) R: برگهای برنج بدون تلقیح باکتریایی به عنوان شاهد، همراه با محلول 0.025٪ (حجمی/حجمی) Tween 20؛ (ii) RB + F: برنج تلقیح شده با K. oryziphila NP19، همراه با 2 میکرولیتر سوسپانسیون کونیدی قارچ عامل بلاست برنج؛ (iii) R + BF: برنج در گروه R همراه با 4 میکرولیتر از مخلوط سوسپانسیون کونیدی قارچ بلاست و K. oryziphila NP19 (نسبت حجمی 1:1)؛ (iv) R + F: برنج در گروه R که با 2 میکرولیتر سوسپانسیون کونیدی قارچ بلاست غنی شده بود؛ (v) RF + B: برنج در گروه R که با 2 میکرولیتر سوسپانسیون کونیدی قارچ بلاست غنی شده بود، به مدت 30 ساعت انکوبه شد و سپس 2 میکرولیتر K. oryziphila NP19 در همان محل اضافه شد. تمام پتری دیشها به مدت 30 ساعت در دمای 25 درجه سانتیگراد در تاریکی انکوبه شدند و سپس تحت نور مداوم قرار گرفتند. هر گروه در سه تکرار تشکیل شد. پس از 72 ساعت کشت، بافتهای گیاهی با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشاهده و تجزیه و تحلیل شدند. به طور خلاصه، بافتهای گیاهی در بافر فسفات حاوی 2.5٪ (حجمی/حجمی) گلوتارآلدئید تثبیت و از طریق یک سری محلولهای اتانول آبگیری شدند. پس از خشک شدن در نقطه بحرانی با دی اکسید کربن، نمونهها با طلا پوشش داده شدند و در نهایت با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند.15
زمان ارسال: ۱۵ دسامبر ۲۰۲۵