نقش ریزوباکتریهای مقاوم به نیکل در رشد و جذب نیکل گیاه ذرت در یک خاک آهکی

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی،، دانشگاه تبریز، تبریز، ج. ا. ایران.

2 گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران، ج. ا. ایران

3 گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ج. ا. ایران.

چکیده

چکیده- اثر مایه‏زنی جداگانه و توام دو جدایه Bacillus mycoides و Micrococcus roseus بومی خاک‏های آلوده به فلزات سنگین بر رشد گیاه و جذب عناصر غذایی ضروری و نیکل توسط گیاه ذرت در خاک آلوده به سطوح 250 و 500 میلی‏گرم نیکل  در کیلوگرم خاک طی آزمایش گلدانی بررسی گردید. در هر یک از سطوح نیکل، وزن خشک اندام‏هوایی و جذب عناصر غذایی در تیمارهای M. roseus و B. mycoides در مقایسه با شاهد افزایش معنی‏داری داشتند. بیشترین اثر محرک رشد گیاه در سطح 250 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم در تیمار B. mycoides و در سطح 500 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم در تیمار M. roseus مشاهده گردید که به ترتیب نسبت به گیاهان شاهد مایه‏زنی نشده افزایش 2/33 و 90 درصدی داشتند. در سطوح 250 و 500 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم، جذب نیکل در اندام هوایی گیاهان مایه‏زنی شده با B. mycoidesو M. roseusبه‏طور معنی‏داری در مقایسه با گیاهان مایه‏زنی نشده افزایش داشت. جذب نیکل در ریشه گیاهان مایه‏زنی شده با B. mycoides و M. roseus به‏طور معنی‏داری در سطوح 250 و 500 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم در مقایسه با گیاهان شاهد به ترتیب کاهش و افزایش یافت. کمترین فاکتور انتقال از خاک به ریشه و بیشترین فاکتور انتقال از ریشه به اندام‏هوایی در سطح 250 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم در گیاهان مایه‏زنی شده با B. mycoides و در سطح 500 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم در گیاهان مایه‏زنی نشده بود. احتمالا مایه‏زنی گیاهان با  B. mycoidesو M. roseusبه ترتیب در سطوح 250 و 500 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم تیمارهای موثری در استخراج گیاهی نیکل باشند. در سطح 500 میلی‏گرم نیکل در کیلوگرم، تیمار مایه‏زنی مشترک با دو باکتری کمترین وزن خشک گیاهی و جذب نیکل به اندام‏هوایی و ریشه، و بیشترین فاکتور انتقال از خاک به ریشه را در مقایسه با دیگر تیمارها داشت و ممکن است تیمار موثری در تثبیت گیاهی نیکل باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


AbouShanab, R.A., Ghanem, K., Ghanem,N., & AlKolaibe, A. (2008). The role of bacteria on heavy-metal extraction and uptake by plants growing on multi-metal contaminated soils. Word Journal of Microbiology and Biotechnology, 24, 253-262.
AbouShanab, R.A., Ghozlan, H., Ghanem, K., & Moawad, H. (2005). Behaviour of bacterial populations isolated from rhizosphere of Diplachne fusca dominant in industrial sites. World Journal of Microbiology and Biotechnology,  21, 1095–1101.
Alam, M.M., Hayat, S., Ali, B., & Ahmad, A. (2007). Effect of 28-homobrassinolide treatment on nickel toxicity in Brassica juncea. Photosynthetica, 45, 139–142.
Angle, J.S., McGrath, S.P., & Chaudri, A.M. (1992). Effects of media components on toxicity of Cd to rhizobia. Water, Air, and Soil Pollution, 64, 627-633.
Belimov, A.A., Hontzeas, N., Safronova, V.I., Demchinskaya, S.V., Piluzza, G., Bullitta, S., & Glick, B. R. (2005). Cadmium-tolerant plant growth-promoting bacteria associated with the roots of Indian mustard (Brassica juncea L. Czern.). Soil Biology and Biochemistry, 37, 241–250.
Belimov, A.A., Kunakova, A.M., Safronova, V.I., Stepanok, V.V., Yudkin, L.Y., Alekseev, Y.V., & Kozhemyakov, A.P. (2004). Employment of rhizobacteria for the inoculation of barley plants cultivated in soil contaminated with lead and cadmium. Microbiology (Moscow), 73(1), 99-106.
Blaylock, M.J., Salt, D. E., Dushenkov, S., Zakharova, O., Gussman, C., Kapulnik, Y.B., Ensley, D., & Raskin, I. (1997). Enhanced accumulation of Pb in Indianmustardby soil-applied chelating agents. Environmental Science and Technology, 31, 860–865.
Burd, G.I., Dixon, D.G., & Glick, B.R. (1998). A plant growth-promoting bacterium that decreases nickel toxicity in seedlings. Applied Environmental Microbiology, 64 (3), 3663–3668.
Burd, G.I., Dixon, D.G., & Glick, B.R. (2000). Plant growth-promoting bacteria that decrease heavy metal toxicity in plants. Canadian Journal of Microbiology, 46, 237–245.
Chen, B.D., Zhu, Y.G., & Smith, F.A. (2006). Effects of arbuscular mycorrhizal inoculation on uranium and arsenic accumulation by Chinese brake fern (Pteris vittata L.) from a uranium mining-impacted soil. Chemosphere, 62, 1464-1473.
Cottenie, A. (1980). Soil and Plant Testing. FAO Soils Bulletin, 38, 94-100.
Denton, B. (2007). Advances in phytoremediation of heavy metals using plant growth promoting bacteria and Fungi. MMG 445 Basic Biotechnology e Journal 3, 1 -5.
Gamalero, E., Lingua, G., Berta, G., & Glick, B.R. (2009). Beneficial role of plant growth promoting bacteria and arbuscular mycorrhizal fungi on plant responses to heavy metal stress. Canadian Journal of Microbiology, 55, 501-514.
Gaur, A., & Adholeya, A. (2004). Prospects of arbuscular mycorrhizal fungi in phytoremediation of heavy metal contaminated soils. Current Science, 86(4), 528-534.
Glick, B.R., Penrose, D.M., & Li, J. (1998). A model for the lowering of plant ethylene concentrations by plant growth promoting bacteria. Journal of Theoretical Biology, 190, 63–68.
Godtfredsen, K.L., & Stone, A.T. (1994). Solubilization of manganese dioxidebound by naturally occurring organic compounds. Environmental Science and Technology,  28, 1450-1458.
Gupta, A.K., & Sinha, S. (2006). Chemical fractionation and heavy metals accumulation in the plants of Sesamum indicum (L.) var. T55 grown on soil amended with tannery sludge: selection of single extractants. Chemosphere, 64, 161–173.
Jankong, P., & Visoottiviseth, P. (2008). Effects of arbuscular mycorrhizal inoculation on plants growing on arsenic contaminated soil. Chemosphere, 72, 1092-1097.
Lindsay, W.L., & Norvell, W. A. (1978). Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Science Society of America Journal, 42, 421–428. 
Ma, Y., Rajkumar, M., & Freitas, H. (2009). Isolation and characterization of Ni mobilizing PGPB from serpentine soils and their potential in promoting plant growth and Ni accumulation by Brassica spp. Chemosphere, 75(6), 719-725.
Madhaiyan, M., Poonguzhali, S., & Sa, T.M. (2007). Metal tolerating methylotrophic bacteria reduces nickel and cadmium toxicity and promotes plant growth of tomato (Lycopersicon esculentum L.). Chemosphere, 69, 220–228.
Madhaiyan, M., Poonguzhali, S., Ryu, J.H., and Sa, T. M. (2006). Regulation of ethylene levels in canola (Brassica campestris) by 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase-containing Methylobacterium fujisawaense. Planta, 224, 268–278.
Malekzadeh, E. (2010). Study of the interaction between plant growth promoting rhizobacteria and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi on the growth and absorption of heavy metals nickel and cadmium by Zea mays L. M.Sc. Thesis. University College of Agriculture and Natural Resource. Tehran University, Tehran. I. R. Iran.
Mishra, D., & Kar, M. (1974). Nickel in plant growth and metabolism. Botanical Review, 40, 395–452.
Motesharezadeh, B. (2008). Study of the possibility of increasing phytoremediation efficiency in heavy metal-contaminated soil by biological factors. Ph.D. Thesis. University College of Agriculture and Natural Resource. Tehran University, Tehran. I. R. Iran.
Neilands, J.B. (1981). Microbial iron compounds. Annual Review of Biochemistry, 50, 715–731.
Page, A.L., Miller, H.R., & Keeney, R.D. (1982). Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties (2nd ed.). American Society of Agronomy, Inc. Madison, Wisconsin, USA.
Pal, M., Horvath, E., Janda, T., Paldi, E., & Szalai, G. (2006). Physiological changes and defense mechanisms induced by cadmium stress in maize.  Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 169, 239-246.
Rajkumar, M., & Freitas, H. (2008). Influence of metal resistant-plant growth-promoting bacteria on the growth of Ricinus communis in soil contaminated with heavy metals. Chemosphere, 71, 834–842.
Safronova, V.I., Stepanok, V.V., Engqvist, G.L., Alekseyev, Y.V., and Belimov, A.A. (2006). Root associated bacteria containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase improve growth and nutrient uptake by pea genotypes cultivated in cadmium supplemented soil. Biology and Fertility of Soils, 42,  267–272.
Sen, A.K., & Bhattacharyya, M. (2004). Studies of uptake and toxic effects of Ni (II) on salvinia natans.Water, Air, and Soil Pollution, 78, 141–152.
Xie, H., Pasternak, J.J., & Glick, B.R. (1996). Isolation and characterization of mutants of the plant growth-promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2 that overproduce indoleacetic acid. Current Microbiology, 32, 67–71.
VanDerLelie, D., Corbisier, P., Diels, L., Gilis, A., Lodewyckx, C., Mergeay, M., Taghavi, S., Spelmans, N., & Vangronsveld, J. (1999). The role of bacteria in the phytoremediation of heavy metals. In Terry, N., and Banuelos, G. (Eds.), Phytoremediation of Contaminated Soil and Water (pp. 265–281). London, United Kingdom: Lewis Publishers.
Zaidi, S., Usmani, S., Singh, B.R., & Musarrat, J. (2006). Significance of Bacillus subtilis strain SJ-101 as a bioinoculant for concurrent plant growth promotion and nickel accumulation in Brassica juncea. Chemosphere, 64, 991–997.