CC BY
0INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED
MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
TUPROQDAGI FOSFORNI MOBILIZATSIYA QILISHDA SUT ACHITUVCHI BAKTERIYALARNING ROLI
1Safarov Husniddin, 2Qutliyeva Go'zal, 3Turaeva Bakhora
1,2,3O'zRFA Mikrobiologiya instituti, Toshkent, O'zbekiston. https://doi.org/10.5281/zenodo.13836832
Annotatsiya. Sut achituvchi bakteriyalar tuproqdagi fosforni o'simliklar uchun osonroq o'zlashtiradigan shaklga aylantirish orqali tuproq unumdorligini oshiradi. Ushbu tadqiqotda 7 ta bakteriya shtammlarining fosfat mobillizatsiya xususiyati o'rganildi. P.polymyxa shtammi eng yuqori 3.75 fosfat mobilizatsiya faolligini namoyon qildi. B.megaterium va P.agglomerans shtammlari mos ravishda 3.40 va 2.38 faolligi kuzatildi. Yuqorida keltirilgan shtammlar tuproq tarkibidagi fosfat tuzlarini eritib o'simliklarning o'sishi va riojlanishining jadallashiga, bu esa hosildorilkning oshishiga sabab bo'ladi.
Kalit so'zlar: kalsiy fasfat, fosfat mobillizatsiya, B.megaterium ,P.polymyxa, biologik o'g'it, P.agglomerans.
Fosfor o'simliklar uchun zarur bo'lgan asosiy oziq moddalaridan biri hisoblanadi. Biroq, tuproqdagi fosforning ko'p qismi o'simliklar o'zlashtira olmaydigan shaklda bo'ladi. Shu sababli, tuproqdagi fosforni mobilizatsiya qilish qishloq xo'jaligi uchun muhim ahamiyatga ega. Fosfor o'simliklarning o'sishi va rivojlanishi uchun azotdan keyin ikkinchi muhim elementdir. Fosfor (P) o'simliklarning o'sishi uchun juda muhim, chunki u DNK, RNK, ATP, fosfolipidlar va metabolizmda ishtirok etadigan boshqa birikmalarning ajralmas qismidir. Qishloq xo'jaligi tizimlarida ko'pchilik tuproqlarda P miqdori o'simliklardan yuqori hosil olish uchun etarli emas, shuning uchun qishloq xo'jaligida ko'p miqdorda fosforli o'g'itlar qo'llaniladi [1]. Tuproqdagi fosfor kaltsiy, temir va alyuminiy kabi elementlar bilan birikib erimaydigan tuzlar hosil qiladi [2]. Bu birikmalarni o'simliklar o'zlashtira olmaydi [3]. Tuproqda P turli xil organik va noorganik shakllarda mavjud bo'lib, umumiy P ning mos ravishda 30-50% va 35-70% ni tashkil qiladi Tuproqda yashovchi rizosfera bakteriyalari erimaydigan noorganik fosfor birikmalarini eritib, fosfatli organik birikmalar hosil qiladi [4]. Fosfor mobilizatsiya jarayonida sut kislotasi bakteriyalari (LAB) muhim rol o'ynaydi. Tuproq tarkibidagi fosfat tuzlarining bakteriyalar o'zlashtirishi ikkita jarayonga asoslangan. Fermentlar ta'sirida oksidlanishi yoki organik kislotalar dikarboksilik kislotalar, aromatik kislotalar, alifatik kislotalar, limon kislotalari va sut kislotalari ta'sirida erishi mumkin. Ushbu organik kislotalar tuproq pH ni pasaytiradi va natijada Ca3(PO4)2 eruvchan birikmalarga aylanadi [5]. Organik kislotalar sintezi ayniqsa sut achituvchi bakteriyalarda yuqori bo'ladi. Bu esa tuproq tarkibidagi Ca3(PO4)2 erishini jadallashtiradi. Sut achituvchi bakteriyalarning 25 ta shtammi fasfataza fermenti faolligi o'rganilgan, bunda agarli ozuqa muhitida kaltsiy fosfatning erish diametri 9-30 mm bo'lishi kuzatilgan [6]. W.cibaria, P.acidilactici va L.plantarum bakteriya shtammlari organik kislotalar va fitaza fermentlarni ishlab chiqaradi. Fitaza fermenti organik fosforni o'simliklar tomonidan o'zlashtiriladigan biriklaraga aylantiradi [7]. P.agglomerans sintez qiladigan PqqC, gdh vapqq geni tuproq tarkibidagi fosfat tuzlarini erishiga sabab bo'ladi [8].
Yuqorida keltirilgan ma'lumotlarga asoslangan holda tanlangan bakteriya shtammlarining fosfat mobilizatsiya qilish xususiyati o'rganildi.
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
Ushbu tadqiqotning maqsadi sut achituvchi bakteriyalarning tuproqdagi qiyin eruvchang fosfat tuzlarining mobillizatsiya qilish xususiyatini o'rganishdan iborat. Tadqiqotda laboratoriyada kolleksiyasida saqlanayotgan Weissella cibaria-1, Pediococcus acidilactici, Pantoea agglomerans, Bacillus megaterium, Paenibacillus polymyxa, Enterobacter cloacae shtammlari qo'llanidi.
Fosfat mobilizatsiyasi modifikatsiyalangan Pikovskaya agarli ozuqa muhitda o'rganildi. (Pikovskaya muhiti (g/l: glyukoza - 20; NH4O - 0,5; Ca3(PO4)2 - 5; NaCl - 0,2; MgSO4 - 0,1; MnSO4 - 0,003; FeSO4 - 0,004; agar - 20; pH - 6,8) metilen ko'ki (Methylenum coeruleum) 0.1% eritmasidan foydalanildi [9]. Ushbu ozuqa muhitida bakteriya shtammlari 37 oC haroratda 20 kun davomida o'stirildi. Bakteriyalar faoliyati natijasida kalsiy fasfat tuzining erishi, koloniyalar atrofida tiniq halo zonasi hosil bo'ldi. Petri chashkalarida bakteriyalar koloniyalar va halo zonasi diametri o'lchandi (1-rasm).
I - bromokrezol qo 'llanilmagan II - metilen ko'ki qo'llanilgan
1-rasm. Fosfat mobillizatsiya natijasida bakteriyalar atrofida tiniq zonaning hosil bo'lishi. A-nazorat, B-W.cibaria-1, D-P.acidilactici, E-P.agglomerans, F-P.polymyxa, G-B.megaterium
H-B.subtilis, I-E.cloacae.
Mikroorganizmlarning fosfat mobillizatsiya faolligi aniqlash uchun quyidagi formuladan foydalaniladi. Bunda bakteriyalar hosil qilgan halo diametri koloniyalar diametriga bo'lish orqali aniqlandi [10].
halo diametri
Fosfat mobilizatsiya faolliqi = -—-—:---:
koloniya diametri
1-jadval
Mikroorganizmlarning bromokrezol qo 'shilmagan ozuqa muhitida fosfat-mobillizatsiya
faolligi
Bakteriya shtammlari Koloniya diametri Halo diametri Fosfor mobillizatsiya faolligi
Nazorat - - -
W.cibaria-1 - - -
P.acidilactici - - -
P.agglomerans 23 mm 38 mm 1.65 ± 0.09
P.polymyxa 6 mm 22 mm 3.66 ± 0.02
B.megaterium 13 mm 31 mm 2.38 ± 0.03
B.subtilis 9 mm 10 mm 1.11 ± 0.08
E.cloacae - - -
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
Ma'lumki fosfat-mobilizatsiyalovchi mikroorganizmlar tuproqdagi pH va minerallashishni boshqarish orqari o'simliklarning fosforni qabul qilishini yaxshilaydi. Ushbu mexanizm asosida bakteriyalarning organik kislotalar ishlab chiqarishi yotadi [12]. Tadqiqot natijalari shuni ko'rastadiki, modifikatsiyalangan Pikovskaya agarli ozuqa muhitida P.agglomerans shtammi diametri 38 mm halo zonasini hosil qilib, yuqori fosfat mobillizatsiyani nanoyon qildi. P.polymyxa, B.megaterium va B.subtilis shtammlari mos ravishda 22; 31 va 10 mm halo zonasini hosil qilganligi aniqlandi. P.polymyxa shtammida fosfat mobillizatsiya aktivligi 3.66 ni tashkil qildi (1-jadval).
2-jadval
Mikroorganizmlarning metilen ko'ki qo'shilgan ozuqa muhitida fosfat-mobillizatsiya faolligi
Bakteriya shtammlari Koloniya diametri Halo diametri Fosfor mobillizatsiya faolligi
Nazorat - - -
W.cibaria-1 - - -
P.acidilactici - - -
P.agglomerans 13 mm 31 mm 2.38 ± 0.08
P.polymyxa 4 mm 15 mm 3.75 ± 0.05
B.megaterium 10 mm 34 mm 3.40 ± 0.02
B.subtilis 3 mm 7 mm 2.33 ± 0.09
E.cloacae - - -
Metilen ko'ki qo'shilgan ozuqa mukitida esa P.polymyxa shtammi eng yuqori fosfat mobillizatsiya faolligi 3.75 ni tashkil etdi. P.agglomerans, B.megaterium va B.subtilis shtammlarida mos ravishda 2.38; 3.40 va 2.33 faolligi kuzatildi (2-jadval). Shuni takidlash lozimki P.agglomerans va B.megaterium shtammlari ikkita ozuqa muhitiga ham yaxshi moslashib, yuqori fosfat mobillizatsiya qilish xususiyatiga ega ekanligi aniqlandi. Lekin P.polymyxa shtammida kichikroq koloniya hosil qilganligiga qaramasdan fosfat mobillizatsiya faolligi qolgan shtammlarga nisbatan yuqori ekanligi qayt etildi. W.cibaria-1, P.acidilactici va E.cloacae shtammlarida koloniya hosil qilmadi. Bu ularning Pikovskaya agarli ozuqa muhitiga moslasha olmaganliklari bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, P.agglomerans, B.megaterium va P.polymyxa shtammlari tuproq tarkibidagi qiyin eriydigan fosfat tuzlarini eritib, o'simliklar o'zlashtira oladigan birikmalar hosil qiladi. Bu esa o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini jadallashtirib hosildorligining ortishiga sabab bo'ladi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
1. Lu C., Tian H. (2017). Global nitrogen and phosphorus fertilizer use for agriculture production in the past half century: shifted hot spots and nutrient imbalance. Earth Syst. Sci. Data 9, 181-192. doi: 10.5194/essd-9-181-2017 [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
2. Shen J., Yuan L., Zhang J., Li H., Bai Z., Chen X., et al.. (2011). Phosphorus dynamics: from soil to plant. Plant Physiol. 156, 997-1005. doi: 10.1104/pp.111.175232, PMID: [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS"
_25-26 SEPTEMBER, 2024_
3. Johnston A. E., Poulton P. R., Fixen P. E., Curtin D. (2014). Chapter five - phosphorus: its efficient use in agriculture. Adv. Agron. 123:4. doi: 10.1016/B978-0-12-420225-2.00005-4 [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
4. Amadou I., Houben D., Faucon M.-P. (2021). Unravelling the role of rhizosphere microbiome and root traits in organic phosphorus mobilization for sustainable phosphorus fertilization. A review. Agronomy 11:2267. doi: 10.3390/agronomy11112267 [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
5. Devau N., Cadre E. L., Hinsinger P., Jaillard B., Gérard F. (2009). Soil pH controls the environmental availability of phosphorus: experimental and mechanistic modelling approaches. Appl. Geochem. 24, 2163-2174. doi: 10.1016/j.apgeochem.2009.09.020 [CrossRef] [Google Scholar] [Ref list]
6. Mehak F., Muneera N. B., Wajeeha A., Mahrukh Z., Marium Z., Mamona M. (2019). The utilization of phosphate solubilizing lactic acid bacteria in plant growth promotion. INT. J. BIOL. BIOTECH., 16 (2): 465-475
7. Teixeira, C.G., Fusieger, A., Miliao, G.L. et al. Weissella: An Emerging Bacterium with Promising Health Benefits. Probiotics & Antimicro. Prot. 13, 915-925 (2021). https://doi .org/10.1007/s12602-021-09751-1
8. Shen S.H., Wertz D.L., Klinman J.P. Implication for Functions of the Ectopic Adipocyte Copper Amine Oxidase (AOC3) from Purified Enzyme and Cell-Based Kinetic Studies. PLoS ONE. 2012;7:e29270. doi: 10.1371/journal.pone.0029270.
9. R. I. Pikovskaya, "Mobilization of phosphorus in soil in connection with the vital activity of some microbial species,"Mikrobiologiya, 1948, vol. 17, pp. 362-370.
10. Lotto N.T., Calil M.R., Guedes C.G.F., Rosa D.S., The effect of temperature on the biodegradation test// Mater. Sci. Eng. C 24 (2004) P.659-662. https://doi.org/10.10167j.msec.
