افزایش اثربخشی کنترل زیستی Bacillus subtilis در برابر ویروس پیچیدگی برگ زرد گوجه فرنگی از طریق درونپوشانی با کیتوزان
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1649-25IPPC
نویسندگان
پژوهشگر پسادکتری، مرکز تحقیقات ویروس شناسی گیاهی، دانشگاه شیراز،ایران
چکیده
در گیاهپزشکی، استفاده از کیتوزان به طور موثری محدودیت های مهم فناوری درونپوشانی باکتریها از جمله تجزیه پذیری، پایداری و عملکرد طولانی مدت را حل کرده است. با این حال، بهبود کارایی درونپوشانی باکتریهای پروبیوتیک برای استفاده در برنامههای مدیریت یکپارچه آفات و بیماریهای گیاهی نیازمند بهینه سازی است. در این مطالعه، Bacillus subtilis سویه PVRC02 با استفاده از کیتوزان با وزن مولکولی بسیار کم (ULMWC, 20 kDa)، کم (LMWC, 50 kDa)، متوسط (MMWC, 150 kDa) و بالا) HMWC, more than 300 kDa ( درونپوشانی شد. قبل از مایهزنی TYLCV به کمک سفید بالکهای ویروسدار، گیاهان محلول پاشی شدند. سپس بمنظور ارزیابی فعالیت ضد ویروسی تیمارها در آلودگی گیاهان گوجهفرنگی به TYLCV ، فاکتورهایی شامل: گسترش بیماری، پارامترهای رشد گیاه، غلظت ویروس، تغییر در میزان بیان ژنهای مرتبط با مقاومت و فعالیت آنزیمهای دفاعی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که B. subtilis سویه PVRC02 درونپوشانی شده با MMWC ضمن بهبود در رشد گیاه و پارامترهای عملکرد زیست توده، منجر به القای میزان بالایی از مقاومت در برابرآلودگی به TYLCV گردیدند. تیمار MMWC میزان آلودگی را کاهش داد (48.27٪). پارامترهای رشد شامل وزن تر (3/54 درصد)، ارتفاع بوته (3/44 درصد) و شاخص سطح برگ (5/47 درصد) در گوجه فرنگی به دنبال تیمار MMWC به طور معنی داری بهبود یافت. نتایج نشان داد تجمع TYLCV در گیاهان تیمار شده با MMWC به میزان قابل توجهی کاهش یافت. در گیاهان آلوده به TYLCV تیمار شده با سویه PVRC02 درونپوشانی شده با MMWC بیان ژنهای مرتبط با مقاومت ICS1، ERF-A2، PR1 و PR2 افزایش یافت و فعالیت آنزیمهای مرتبط با پاسخهای دفاعی (فنیل آلانین آمونیا-لیاز، پراکسیداز و سوپراکسیداز) در برگهای گوجهفرنگی تقویت شد. این مطالعه نشان داد که استفاده از کیتوزان با وزن مولکولی متوسط برای درونپوشانی B. subtilis سویهPVRC02 بهتر از کیتوزان با وزنهای مولکولی کمتر و بالاتر، واکنشهای دفاعی گیاه گوجهفرنگی را در برابر TYLCV بهبود بخشید.
کلیدواژه ها
Title
Enhancing Bacillus subtilis biocontrol efficacy against Tomato yellow leaf curl virus through encapsulation with chitosan
Authors
Yaser Biniaz
Abstract
In plant protection, the use of chitosan has effectively solved the main limitations of bacteria encapsulation technology, including survival, long-term performance and degradability. However, more precision is needed to improve the encapsulation of probiotic bacteria for use in integrated pest and plant disease management programs. The efficacy of using chitosan for the encapsulation of biocontrol bacteria requires further study. Here, Bacillus subtilis strain PVRC02 was encapsulated using chitosan with ultra-low (ULMWC, 20 kDa), low (LMWC, 50 kDa), medium (MMWC, 150 kDa) or high (HMWC, more than 300 kDa) molecular weight. Treatments were applied via foliar spray before the TYLCV inoculation by viruliferous white flies. Then, we measured disease incidence, plant growth parameters, virus quantity, resistance-related gene expression, and defense enzyme activity to evaluate its antiviral activity against the viral infection in tomato plants. The results showed that B. subtilis strain PVRC02 micro-capsulated with MMWC chitosan induced excellent resistance against TYLCV. Moreover, an improvement in plant growth and biomass yield parameters was observed. MMWC lowered the infection rate (48.27%). The Growth parameters including, fresh weight (54.3%), plant height (44.3%) and leaf area index (47.5%) were significantly improved in tomato following MMWC treatment. Results showed a significant reduction of TYLCV accumulation in PVRC02 strain micro-capsulated with MMWC-treated plants that were successively infected with TYLCV, compared to control treatment (only TYLCV-infected plants). PVRC02 strain micro-capsulated with MMWC-treated upregulated expression of pathogenesis-related ICS1, ERF-A2, PR1 and PR2 genes, and boosted activities of enzymes related to defense responses (phenylalanine ammonia lyase, peroxidase, and superoxidase) in tomato leaves. This study showed that the use of medium molecular weight chitosan for encapsulating B. subtilis strain PVRC02 improved the defense responses of tomato plants against TYLCV better than chitosan with lower and higher molecular weights.
Keywords
Antiviral activity, Plant viruses, Encapsulation of bacteria, Induction of resistance