ارزیابی اثر ضد باکتریایی پپتید نوترکیب Tachyplesin در باکتریهای بیمارگر گیاهی
پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 2073-25IPPC (R1)
نویسندگان
1گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده مهندسی کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود- شاهرود، ایران
2مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان (شاهرود)
چکیده
عوامل بیماریزای باکتریایی هر ساله در تولید محصولات باغی و زراعی در کشور خسارات قابل توجهی را به کشاورزان وارد میکنند. از جمله مهترین عوامل بیماریزای باکتریایی میتوان به بیماری آتشک با عامل Erwinia amylovora و بیماری شانکر باکتریایی هستهداران با عامل Pseudomonas syringe اشاره کرده که به ترتیب در درختان دانهدار (گلابی و بِه) و درختان هستهدار (گیلاس و زردآلو) خسارات اقتصادی زیادی را وارد میکنند. از آنجایی که فقط مشتقات مس بر عوامل بیماریزای باکتریایی موثر است، باتوجه به مقاومت عوامل بیماریزا به ترکیبات مسی موجود در بازار، اثر تماسی و گیاه سوزی در بهار (در زمان شکوفه دهی درختان) نیاز است تا ترکیبات بدست آمده از طبیعت که اثر ضد باکتریایی بالایی برخوردار هستند مورد آزمایش و کاربرد قرار گیرد. در سالهای اخیر به کارگیری ترکیبات نوین با قدرت ضد باکتریایی بالا مانند پپتیدهای ضد میکروبی در علوم پزشکی و کشاورزی اهمیت زیادی پیدا کرده است. این پپتیدها به طور طبیعی در اُرگانیسمهای مختلف شامل باکتریها، قارچها و ویروسها تا گونههای گیاهی و جانوری یافت میشوند. کمبود این پپتیدها در منابع طبیعی همراه با هزینههای استخراج و تخلیص، محققین را به تلاش برای جایگزینی فنآوری DNA نوترکیب برای دستیابی به این محصولات ارزشمند زیستی هدایت کرده است. در این پژوهش اثر ضد باکتریایی پپتید Tachyplesin بر روی چهار بیمارگر باکتریایی D43 E. amylovora، P. syringe،Xanthomonas oryzae pv. oryzae وAgrobacterium rhizogenes موجود در کلکسیون میکروبی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان (شاهرود) مورد بررسی قرار گرفت. پپتید Tachyplesin از نوعی سخت پوست دریایی که در منطقه جنوب شرق آسیا زندگی میکند گرفته شده است. به منظور تولید در مقیاس آزمایشگاهی پپتید، از لاین سلولی HEK 293 (کلیه جنین انسان) استفاده شد. با اضافه شدن افزونه His-tag و با استفاده از ستون نیکل خالص سازی پپتید از محیط کشت سلولی انجام پذیرفت. جهت بررسی اثر ضد باکتریایی از روش کشت در محیط مایع مولر-هینتون آگار و در پلیت 96 خانه الایزا استفاده شد. پپتید در غلظتهای بسیار کم (کمتر از µg/mL 100) اثرات ضد باکتریایی موثری را از خود نشان داد. بیشترین اثر کنترل کنندگی برای باکتری P. syringe باµg/mL 68/1 بدست آمد. اثر ضد میکروبی برایD43 E. amylovora، X. oryzae pv. oryzae و A. rhizogenes به ترتیب µg/mL 3/37، µg/mL 13/48 و µg/mL 6/74 بدست آمد. با توجه به اثر مثبت بدست آمده از پپتید نوترکیب Tachyplesin در کنترل عوامل بیماریزای باکتریایی و قابلیت استفاده در دُزهای بسیار کم و قابلیت استفاده در بافت های حساس به ترکیبات مسی مانند شکوفه و میوه نارس، استفاده از پپتید فوق جهت کنترل باکتریهای بیماریزای گیاهی را میتوان به عنوان یک راهکار جدید و موثر مد نظر داشت.
کلیدواژه ها
Title
Evaluating the Antibacterial Effect of the Tachyplesin Recombinant Peptide in Plant Pathogenic Bacteria
Authors
Abbas Tanhaiyan, Mahdi Akhlaghi
Abstract
Plant pathogenic bacterial cause significant losses to farmers in the production of horticultural crops in Iran every year. Among the most important bacterial pathogens, we can mention the fire blight disease caused by Erwinia amylovora and the bacterial canker disease caused by Pseudomonas syringe, which cause economic losses in pome fruits (pears and quince) and stone fruit (cherries and apricots), respectively. Since only copper compounds are effective on bacterial pathogens, due to the resistance of plant pathogenic bacterial to the copper compounds available in the market, contact effect and plant burning in spring (when the trees are blooming) there is need to assay and use compounds obtained from nature that have a high antibacterial effect. In recent years, the use of new compounds with high antibacterial effect, such as antimicrobial peptides, has become very important in medical and agricultural sciences. These peptides are found naturally in various organisms, from bacteria, fungi and viruses to plant and animal species. The lack of these peptides in natural sources, along with the extraction and purification costs, have led researchers to try to replace recombinant DNA technology to obtain these valuable biological products. In this research, the antibacterial effect of Tachyplesin peptide on four bacterial pathogens E. amylovora D43, P. syringe, Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Agrobacterium rhizogenes found in the microbial collection of the Agricultural and Natural Resources Research Center of Semnan Province (Shahrood) were investigated. Tachyplesin peptide is derived from a type of marine crustacean that lives in Southeast Asia. HEK 293 (Human Embryonic Kidney) cell line was used to produce the peptide in laboratory scale. Peptide purification from cell culture medium was done by adding His-tag extension and using a pure nickel column. In order to investigate the antibacterial effect, the culture method was used in Muller-Hinton agar liquid medium. The peptide showed effective antibacterial effects at very low concentrations (less than 100 μg/mL). The best effect for P. syringe was obtained with 1.68 μg/mL. Antimicrobial effect on E. amylovora D43, X. oryzae pv. oryzae and A. rhizogenes was obtained with 37.3 μg/mL, 48.13 μg/mL and 74.6 μg/mL, respectively. Considering the effect obtained from Tachyplesin recombinant peptide in controlling plant pathogenic bacterial and its ability to be used in low doses and its ability to be used in tissues sensitive to copper compounds such as flowers and immature fruits, the above peptide can be used to control plant pathogenic bacteria, considered as a new and effective solution
Keywords
Blossom, Copper compounds, Control, Fire blight, Erwiana amylovora