CC BY
8KOCHIA PROSTRATA (L.) SCHRAT ДАН АЖРАТИБ ОЛИНГАН ШУРЛАНИШГА ЧИДАМЛИ ЭНДОФИТ БАКТЕРИЯЛАРНИНГ АНТИФУНГАЛ
ФАОЛЛИГИ
1 2 Шох,зод Аханбаев, Зафар Исмаилов
12
, Самарканд давлат унверситети, Самарканд, Узбекистан https://doi.org/10.5281/zenodo.8360429
Аннотация. ^ургокчилик, шурланиш ва чулланиш кенг камровга эга глобал муаммолар хисобланади. ^ургокчилик баркарор кишлок хужалигига эинларига жиддий хаф солувчи абиотик омилларидан бири булиб, ушу стресс натижасида тупрокнинг илдиз катлами куриб усимликларнинг сув билан таъминланиши издан чикади. Маколада Узбекистонинг кургокчил худудларида усишга мослашган Kochia prostrata (L.) Schrat (изен) вегетатив органлари эндосферасидан ажратилган эндофит бактерияларнинг истикболли штаммлар (Bacillus amyloliquefaciens KoPr101, B. pumilus KoPr113, Priestia aryabhattai KoPr118, P. endophytica KoPr131, Pseudomonas putida KoPr129) нинг NaCl га чидамлилиги ва антифунгал фаоллигига оид тадкикот натижалари баён этилган.
Калит сузлар: ^ургокчилик, Kochia prostrata, эндофит, бактерия, изолят, штамм.
Аннотация. Засуха, засоление и опустынивание являются глобальными проблемами, имеющими далеко идущие последствия. Засуха является одним из абиотических факторов, серьезно влияющих на устойчивое сельское хозяйство, в результате этого стресса высыхает корневой слой почвы и теряется водоснабжение растений. В статье перспективные штаммы эндофитных бактерий (Bacillus amyloliquefaciens KoPr101, B. pumilus KoPr113, Priestia aryabhattai KoPr118, P. endophytica KoPr131, Pseudomonas putida KoPr129), выделенные из эндосферы вегетативных органов Kochia prostrata (L.) Schrat (изен), адаптированные к произрастанию в засушливых регионах Узбекистана, проанализированы к NaCl, описаны результаты исследований по устойчивости и противогрибковой активности.
Ключевые слова: Засуха, Kochia prostrata, эндофит, бактерия, изолят, штамм.
Abstract. Drought, salinity and desertification are global problems with far-reaching consequences. Drought is one of the abiotic factors that seriously affects sustainable agriculture, as a result of this stress the soil roots dry out and water supply to plants is lost. The article contains promising strains of endophytic bacteria (Bacillus amyloliquefaciens KoPr101, B. pumilus KoPr113, Priestia aryabhattai KoPr118, P. endophytica KoPr131, Pseudomonas putida KoPr129), isolated from the endosphere of the vegetative organs of Kochia prostrata (L.) Schrat, adapted to grow ania in arid regions of Uzbekistan, analyzed for NaCl, and described the results of studies on resistance and antifungal activity.
Keywords: Drought, Kochia prostrata, endophyte, bacterium, isolate, strain.
Дунё буйича кургокчилик, шурланиш ва бошка куплаб экологик омиллар, усимликларнинг ривожланишида асосий салбий таъсир килувчи ва хосилдорлкнинг кескин камайишига олиб келувчи абиотик омиллардан хисобланади. ^ургокчил ва ярим кургокчил худудларда бирламчи махсулдорликни чекловчи омил бу ёгингарчиликдир. ^ургокчил худудлар узининг сув танкислиги билан бир каторда тупрокларни SO-4 ва Cl-тузлари билан шурланганлиги билан алохида ажралиб туради [1,6]. Сунги тадкикотларга кура кургокчилик стрессини енгишда мукобил ечим сифатида ушбу усимликлар билан
боглик микроорганизмларнинг узаро фойдали таъсир муносабатларини урганиш оркали уларни кишлок хужалиги амалиётида куллашга доир тадкикотлар олиб борилмокда. Сунги тадкикотлар шуни курсатдики экстремал мухитдан ажратилган микроорганизмлар тиббиёт, кишлок хужалиги ва саноатда катта биотехнологик салохиятга эга эканлиги курсатади [1,2,3]. ^ургокчил ерларнинг асосий кисмини чуллар, ярим чуллар ташкил килиб, чул усимликлари билан богланган эндофит бактериялар экстермал шароитларда узок йиллар давомида хужайн усимлиги билан узаро симбиотик тарзда яшаб келмокда [4,9]. Эндофит бактерияларнинг уз хужайн усимлиги уртасидаги узаро фойдали таъсирига оид хусусиятлар узок вактгача номалум булиб келинмокда [11,12]. Бирок кейинчалик кузатишлар давомида эндофит бактериялар уз хужайн усимлигининг усиб ривожланишида тугридан-тугри ва билвосита фойда келтириши аникланди [13]. Эндофит микроорганизмлар хозирда кишлок хужалиги тармоклари учун мухим биоресурс хисобланади, чунки улар тезда купаяиши оркали озика моддаларни яхши узлаштириши ва усимликларни патогенлардан химоялаш ва касалликларга чидамлилигини ошириш оркали уз хужайинига фойда келтиради [14]. Тадкикотларда аникланишича маккажухори уруглари B.licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. subtilis, B. thuringiensis каби кургокчиликка чидамли эндофит бактерия штаммлари билан ишлов берилгандан кейин сезиларли даражада антиоксидант фаоллика таъсир курсатувчи ферментлар аскорбат пероксидаза, каталаза, глутатион пероксидаза фаоллигини пасайиши хамда, усимликларнинг кургокчиликка чидамлилигини яхшилаши кузатилган [7]. Усимликлар билан боглик Bacillus amyloliquefaciens FZB42 штамми геноми тахлил килинганида, липопептидлар ва поликетидларни синтезига жавобгар генлар мажмуасига ега эканлиги ва улар антифунгал, антибактериал ва нематотсид фаолликк курсатиши аникланган [8]. Тадкикотимиз Узбекистоннинг ярим кургокчил ва кургокчил худудларда яхши усишга мослашган Kochia prostrata (L.) Schrad билан боглик эндофит бактерияларни ажратиш ва биологик потенсиалини урганишга каратилган. K. prostrata (ёки бази манбаларда Bassia prostrata (L.) ) - Amaranthaceae -оиласига мансуб булган 30-50 см ли илдиз тизимига эга булган, кургокчиликка ва тузга жуда чидамли куп йиллик, ярим бутадир [10].
Шу максадга биноан эндофит бактерияларни ажратиш ва изолиятсия килишда турли экотиплари таркалган изеннинг (Навоий вилояти Нурота тумани) чул, (Жиззах вилояти Галлорол тумани) адир хдмда (^ашкадарё вилояти) тогли худудларидан усимлик намуналари асептик тарзда олиниб, умум кабул килинган юзаки стерилизатсия (эпифит микроорганизмлардан холи булиш учун) меьодидан фойдаланиб каттик LB агарли озика мухитида юзасида сегментлар 28оС, pH 7.2-7.4 устирилди, хосил булган колониялар кайта экиш оркали монокултура холига келгунча тозаланди. Х,ар бир экотипдан келтирилган K.prostrata вегетатив органлари (илдиз, поя, барг)дан ажратилган изолатлар боскичма-боскич скрининглар натижасида 0%, 2,5%, 5%, 7,7%, 10%, 12,5 % гача NaCl берилган LB озука мухитида устирилди. Тузга юкори сезгир изолятлар (1-жадвал) танлаб олинди ва суюк LB озика мухитида физиологик-биокимёвий хусусиятларини урганилди.
1-жадвал
K. prostrata усимлиги вегетатив органларидан шурланишга чидамли эндофит бактериялар изолятларни танлаш
Ажратилган изолятларнинг NaCl нинг юкори (12,5%) консентрациясига чидамлил кура 36 та эндофит бактериялар аникланди. Ушбу курсатгич экотиплар кесими билан каралганда энг юкори натижага чул худуди 46% ни ташкил этиб, жами изолятлар сонининг 17 тасини ташкил килмокда. Изолятларни шурланишга чидамлилиги вегетатив
NaCl консентрацияси
Эндофит (%) Фаол
№ бактериялар Вегетатив изолятларнинг
ажратилган органлар 7.5 10.0 12.5 таркалиши (%)
экотиплар
1 Чул илдиз 24 11 6
поя 28 13 8 46
барг 16 8 3
2 илдиз 9 5 3
Адир поя 15 8 3 22
барг 7 4 2
3 илдиз 14 7 4
Тог поя 24 10 5 32
барг 11 6 2
Жами 256 148 72 36 100
органлар буйича тахлил килганимизда энг куп пояда учраши хамда энг кам натижа эса адир экотипи 22% ни ташкил килиши аникланди.
Кейинги тадкикотларимиз юкори шурланишга эга 36 та изолятларнинг антифунгал ва антимикроб фаолликлари буйича скрининг килишга каратилган булиб, бунда бизга тест обект сифатида УзФА микробиология инсититути коллекцион фитопотогенлари: Rhizoctoni solani, Fusarium oxysporum ва Alternaria alternata штаммларидан фойдаланилди юкори шурланишга чидамли эндофит бактерия изолятларнинг антогонистик фаоллигини урганишда Lim ва бошкалар [15] таклиф этган карама-карши экиш методидан фойдаланилди.
1-расм. KoPr101 штаммининг патоген замбуругларга нисбатан антифунгал фаоллиги
2-жадвал
Танланган эндофит бактерия штаммларининг фитопатогенларга нисбатан
антифунгал фаоллиги
№ Истикболли Ингибирланиш масофаси, мм
штаммлар номи R.solani F.oxysporum A.alternata
1 KoPr101 20,4±0,1 20,8±0,2 26,6±0,2
2 KoPr113 12,5±0,1 22,1±0,2 14,8±0,1
3 KoPr118 14,8±0,2 18,9±0,2 20,4±0,3
4 KoPr129 20,0±0,1 15,2±0,1 17,6±0,2
5 KoPr131 10,9±0,1 12,7±0,2 16,3±0,1
Изох. P<0,05 да статистик ахамиятга эга
2-жадвал маълумотларидан куриниб турибдики, K. prostrata усимлигидан ажратиб олинган шурланишга чидамли эндофит бактериялар истикболли штамлари патоген замбуруглар, жумладан, R.solani, F.oxysporum ва A.alternata ларга нисбатан узларининг антифунгал хусусиятларни намоён этади. KoPr101 штамми R.solani, F.oxysporum ва A.alternata лар орасидаги ингибирланиш зонаси узаро мос холда, 20,4±0,1 мм, 20,8±0,2 мм ва 26,6±0,2 мм ни ташкил этган булса, KoPr113 штаммида ушбу курсаткич узаро мос холда, 12,5±0,1 мм, 22,1±0,2 мм ва 14,8±0,1 мм га тенг булди. KoPr118, KoPr129 ва KoPr131 штаммлари хамда R.solani замбуруги орасида ингибирланиш масофаси узаро мос холда, 14,8±0,2 мм, 20,0±0,1 мм ва 10,9±0,1 мм ни ташкил этган булса, F.oxysporum га нисбатан штаммларнинг ушбу курсаткичи узаро мос холда, 18,9±0,2 мм, 15,2±0,1 мм ва 12,7±0,2 мм га тенг булди. KoPr118, KoPr129 ва KoPr131 штаммлари хамда R.solani замбуруги орасидаги ингибирланиш масофаси 16,3 мм дан 20,4 мм гача булиши аникланди.
Хулоса килиб айтганда, мамлакатимизнинг арид минтакаларида таркалган K. prostrata (L.) усимлигидан ажратиб олинган шурланишга чидамли истикболли штаммлар R.solani, F.oxysporum ва A.alternata каби патоген замбуругларга нисбатан антифунгал хусусиятга эга. Ушбу штаммлар орасидан, барча патогенларга нисбатан антифунгал хусусият юкори булган KoPr101 штаммини кишлок хужалик экинлари ривожланишига ижобий таъсир курсатувчи восита сифатида чукур тадкик этиш максадга мувофик булади.
REFERENCES
1. Egamberdieva, D.,Wirth, S. J., Alqarawi, A. A., Abd-Allah, E. F., and Hashem, A. (2017). Phytohormones and beneficial microbes: Essential components for plants to balance stress and fitness. Front. Microbiol. 8:2104. doi: 10.3389/FMICB.2017.02104/FULL
2. Alikulov BS, Shurigin VV, Davranov KD, Ismailov ZF. 2022. Thehalophytic plant Halostachys belangeriana (Moq.) Botsch as a Sourceof Plant Growth-Promoting Endophytic Bacteria. Microbiol J 4: 31-39. DOI: 10.15407/microbiolj84.04.030
3. Shurigin V, Alimov J, Davranov K, Gulyamova T, Egamberdieva D. The diversity of bacterial endophytes from Iris pseudacorus L. and their plant beneficial traits. Curr Res Microb Sci. 2022; 3:1-8. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2022.100133
4. Shohzod Axanbayev and Ismailov, Z. F. 2022. Antifungal Activity of Effective Straws of Endophitic Bacteria of Kochia Prostrata Plant. Int.J.Curr.Microbiol.App.Sci. 11(07): 8-12. doi: org/10.20546/ijcmas.2022.1107.002
5. Dashti AA, Jadaon MM, Abdulsamad AM, Dashti HM. 2009. Heat treatment of bacteria: a simple method of DNA extraction for molecular techniques. Kuwait Med J 41: 117-22
6. Puli, C.O.R. et al. (2022). Endophytic Microbiome-Assisted Drought Tolerance in Plants. In: Veera Bramhachari, P. (eds) Understanding the Microbiome Interactions in Agriculture and the Environment. Springer, Singapore. doi.org/10.1007/978-981-19-3 696-8 10
7. Vardharajula, S., Ali, S.Z., Grover, M., Reddy, G., Bandi, V., 2011. Drought-tolerant plant growth promoting bacillus spp.: effect on growth, osmolytes, and antioxidant status of maize under drought stress. J. Plant Interact. 6, 1-14.
8. Shahzad R., Waqas M., Khan A.L., Asaf S., Khan M.A., Kang S.-M., Yun B.-W., Lee I.-J. Seed-borne endophytic Bacillus amyloliquefaciens RWL-1 produces gibberellins and regulates endogenous phytohormones of Oryza sativa. Plant Physiol. Biochem. 2016; 106:236-243. doi: 10.1016/j.plaphy.2016.05.006.
9. Abid Ullah, Mohammad Nisar, Hazrat Ali, Ali Hazrat, Kashif Hayat, Ayaz Ali Keerio, Muhammad Ihsan , Muhammad Laiq , Sana Ullah , Shah Fahad, Aziz Khan, Aamir Hamid Khan, Adnan Akbar, Xiyan Yang. Drought tolerance improvement in plants: an endophytic bacterial approach. Appl Microbiol Biotechnol. 2019;103(18):7385-7397. doi: 10.1007/s00253-019-10045-4.
10. Vladimir K. Chebotar, Elena P. Chizhevskaya, Maria E. Baganova, Oksana V. Keleinikova, Oleg S. Yuzikhin, Alexander N. Zaplatkin, Olesya V. Khonina, Roman D. Kostitsin and Nina G. Lapenko. Endophytes from Halotolerant Plants Aimed to Overcome Salinity and Draught. Plants 2022, 11, 2992.https://doi.org/10.3390
11. Palanichamy P, Krishnamoorthy G, Kannan S, Marudhamuthu M (2018) Bioactive potential of secondary metabolites derived from medicinal plant endophytes. Egypt J Basic Appl Sci 5:303-312
12. Adeleke RA, Nunthkumar B, Roopnarain A, Obi L (2019) Applications of plant-microbe interactions in agro-ecosystem. In: Kumar V, Prasad R, Kumar M, Choudhary DK (eds) Microbiome in plant health and disease. Springer Nature, Singapore, pp 1-34
13. Mattoo AJ, Nonzom S (2021) Endophytic fungi: understanding complex cross-talks. Symbiosis 83(3):237-264. https://doi.org/10.1007/s13199-020-00744-2
14. Omomowo, Babalola 2019. Bacterial and Fungal Endophytes: Tiny Giants with Immense BenepicialPotential for Plant Growth and Sustainable Agri-cultural Productivity.Mi croorganisms, 7(11):1-481.
15. Lim, S.M.; Yoon, M.; Choi, G.J. Diffusible and volatile antifungal compounds produced by an antagonistic Bacillus velezensis G341 against various phytopathogenic fungi. Plant Pathol. J. 2017, 33, 488-498.
