باکتری‌های ارتقا دهنده‌ رشد گیاه قدرت دفاعی گیاه توت فرنگی را علیه کنه دو لکه ای افزایش می‌دهند

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1632-25IPPC (R1)
نویسندگان
1مشهد- تقاطع آزادی- دانشگاه فردوسی مشهد- دانشکده کشاورزی- گروه گیاه پزشکی
2مشهد- تقاطع آزادی- دانشگاه فردوسی- دانشکده کشاورزی- گروه گیاه پزشکی
3Department of Behavioral and Cognitive Biology University of Vienna Djerassiplatz 1, 1030 Vienna, Austria
چکیده
گیاهان ارتباط میان جوامع میکروبی خاک‌زی و گیاه‌خواران را برقرار می‌کنند. جوامع میکروبی ریزوسفر عموماً شامل همزیست‌هایی از قبیل قارچ-های مایکوریزا و رایزوبیاهای آزادزی ارتقا دهنده‌ی رشد گیاه (PGPR) که بر شاخص‌های رشد و نمو و نیز سیستم دفاعی گیاه اثرگذار هستند، می‌باشند. از این رو، اثر کاربرد سه گونه رایزوبیا شامل Azotobacter chroococcum، Azospirillum brasilense و Pseudomonas brassicacearum روی گیاه توت‌ فرنگی و پیامد آن بر شاخص‌های جدول زندگی و پویایی جمعیت کنه دو لکه ای و نیز رشد و فیزیولوژی گیاه توت فرنگی مورد بررسی قرار گرفت. آزمون جدول زندگی روی دیسک برگ در اینکوباتور با دمای°C25 و رطوبت نسبی 70% و دوره ی روشنایی 16:8 (روز به شب) و آزمون پویایی جمعیت کنه دولکه ای در شرایط گلخانه با دمای°C 26 و رطوبت نسبی 65 % و طول روشنایی طبیعی روی گیاه کامل انجام شد. مقایسه نتایج میان گیاهان غنی‌شده با باکتری و گیاهان کوددهی شده با نیتروژن و کوددهی نشده نشان داد که کاربرد هرسه گونه PGPR دفاع ساختاری و القایی گیاه توت فرنگی را تقویت می‌کند و در مقابل منجر به بهبود رشد و گل‌دهی گیاه در مقایسه با گیاهان توت فرنگی کوددهی شده با نیتروژن و کوددهی نشده می‌شود. کاربرد رایزوباکتری بر پویایی جمعیت و شاخص‌های جدول زندگی کنه دو لکه ای اثر منفی داشت به‌طوری‌که کنه‌های پرورش‌یافته روی گیاهان تیمار شده با PGPR در هر مرحله زندگی و در همه مراحل، نشوونمای طولانی‌تر و نرخ زنده مانی ویژه سنی کمتر در مقایسه با کنه‌های تیمارهای نیتروژن و شاهد داشتند. کاهش زادآوری ویژه‌ی سنی، طولانی شدن دوره نشوونما (9.85±0.21 d) و کاهش نرخ بقا ویژه‌ سنی نرخ ذاتی افزایش جمعیت (0.18±0.01♀/♀/d) کنه‌های تغذیه شده از گیاهان تیمارشده با PGPR را نسبت به کنه‌های تیمار نیتروژن (0.35±0.01) و شاهد (0.26±0.01) به‌طور معنی‌دار کاهش داد. هم‌چنین میانگین فراوانی کلیه مراحل نشوونما این کنه‌ها روی آلوده‌ترین برگ توت‌فرنگی شش هفته پس از رهاسازی 21 عدد بود که نسبت به فراوانی کنه‌های تیمار نیتروژن (183عدد) و شاهد (49 عدد) به‌طور معنی‌دار کمتر بود. نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد PGPR سطح دفاع بیوشیمیایی گیاه توت فرنگی را علیه گیاه خواراز طریق افزایش بیان ژن‌های مرتبط با تولید متابولیت‌های ثانویه گیاهی از قبیل فنول‌ها، فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها که در القای دفاع سیستمیک گیاه دخیل هستند، افزایش می‌دهد. در مجموع نتایج مطالعه‌ حاضر تأکید می‌کند که کاربرد PGPR می‌تواند کشت توت‌فرنگی را بهبود ببخشد، زیرا عناصر غذایی ضروری گیاه را فراهم می‌کند و هم‌زمان کارایی زیستی و شاخص-های جدول زندگی این آفت خطرناک را کاهش می‌دهد.
کلیدواژه ها
 
Title
Plant-growth promoting rhizobacteria enhance defense of strawberry plants against spider mites
Authors
Afsane Hosseini, mojtaba Hosseini, Peter Schausberger
Abstract
Plants mediate interactions between below- and above-ground microbial and herbivores communities. Microbial communities of the rhizosphere commonly include mutualistic symbionts such as mycorrhizal fungi and free-living plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) that may influence plant growth and/or its defense system against aboveground pathogens and herbivores. Here, we scrutinized the effects of three PGPR, Azotobacter chroococcum, Azospirillum brasilense, and Pseudomonas brassicacearum, on life history and population dynamics of two-spotted spider mites, Tetranychus urticae, feeding on aboveground tissue of strawberry plants, and examined associated plant growth and physiology parameters. Life table study was carried out on leaf disk in a climate-controlled incubator at 25 ±1.8°C, 70 ± 10% RH, and 16:8 h (L: D) photoperiod and, population dynamic of mites was conducted on the whole plant under greenhouse at 26 ± 1°C, 65 ± 5% RH under natural lighting. Our experiments reveal that these three species of free-living rhizobacteria strengthen the constitutive, and/or induce the direct, anti-herbivore defense system of strawberry plants. All three bacterial species exerted adverse effects on life history and population dynamics of T. urticae and positive effects on flowering and physiology of whole strawberry plants. Spider mites, in each life stage and in total, needed longer time to develop on PGPR-treated plants and had lower immature survival rates than those fed on chemically fertilized and untreated plants. Reduced age-specific fecundity, longer developmental time (9.85 ±0.21 d) and lower age-specific survival rates of mites feeding on rhizobacteria treated plants reduced their intrinsic rate of increase (0.18±0.01 ♀/♀/d) as compared to mites feeding on chemically fertilized (0. 35±0.01 ♀/♀/d) and control (0. 26±0.01 ♀/♀/d) plants. In the mite population feeding on PGPR-treated strawberries, the mean abundance of all life stages on the most populated strawberry leaf was 21 number which was lower than in those feeding on chemically fertilized (183) and untreated plants (49), 6 weeks after the onset of mite release. We argue that the three studied PGPR systemically strengthened and/or induced resistance in above-ground plant parts and enhanced the level of biochemical anti-herbivore defense. This was probably achieved by inducing or upregulating the production of secondary plant metabolites, such as phenolics, flavonoids and anthocyanins, which were previously shown to be involved in induced systemic resistance of strawberry plants. Overall, our study emphasizes that PGPR treatment can be a favorable strawberry plant cultivation measure because providing essential nutrients needed for proper plant growth and at the same time decreasing the life history performance and population growth of the notorious herbivorous pest T. urticae.
Keywords
below-above-ground interactions, plant physiology, spider mite, life table, population dynamics