دوره 17، شماره 3 - ( پاییز 1404 )                   جلد 17 شماره 3 صفحات 29-16 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Kowsari M, Jabbari L, Nikrad M. (2025). Biopriming with Trichoderma: An Effective Method for Modifying Root Architecture and Expanding the Root System of Rice. J Crop Breed. 17(3), 16-29. doi:10.61882/jcb.2024.1569
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1569-fa.html
کوثری مژگان، جباری لیلا، نیک راد مهدی.(1404). بیوپرایمینگ تریکودرما: روشی کارآمد در تغییر معماری و گسترش سیستم ریشه برنج پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 17 (3) :29-16 10.61882/jcb.2024.1569

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1569-fa.html


1- بخش بیوتکنولوژی میکروبی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
چکیده:   (590 مشاهده)
چکیده مبسوط:
مقدمه و هدف: کم‌آبی و تنش خشکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده تولید گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان به‌شمار می‌آیند. تغییرات اقلیمی، از جمله کاهش منابع آب و افزایش دما، می‌توانند تأثیرات قابل توجهی بر کشاورزی و به‌ویژه بر تولید و کیفیت دانه‌های غلات بگذارند. در ایران، به‌ویژه با توجه به شرایط اقلیمی خاص و نیاز بالای آب گیاه برنج، موضوع تنش خشکی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است .برای مقابله با تنش خشکی و افزایش مقاومت برنج، روش‌های مختلفی پیشنهاد شده­اند که یکی از مؤثرترین آن‌ها بیوپرایمینگ بذر است. بیوپرایمینگ به فرایند پیش‌تیمار بذر با استفاده از میکروارگانیسم‌ها یا ترکیبات زیستی اشاره دارد که بهمنظور بهبود جوانه‌زنی و رشد اولیه گیاهان انجام می‌شود. این روش بهدلیل تأثیرات مثبت آن بر افزایش تولید محصول، بهبود حاصل‌خیزی پایدار خاک و افزایش مقاومت گیاه به شرایط نامساعد، اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، فرمولاسیون‌های پروبیوتیک تریکودرما برای بیوپرایمینگ بذر برنج مورد استفاده قرار گرفت. تریکودرما، بهعنوان یک میکروارگانیسم با خواص محرک رشد و زیست‌مهارگری، می‌تواند به بهبود معماری ریشه و توسعه سیستم ریشه کمک کند. هدف این مطالعه، افزایش توانمندی گیاه برنج در دسترسی به آب و بهبود مقاومت به تنش‌های محیطی مانند خشکی و کم‌آبی است. بیوپرایمینگ بذر به‌ویژه از طریق افزایش قدرت جوانه‌زنی، تقویت رشد ریشه، و بهبود توانایی گیاه در جذب آب و مواد غذایی، به کاهش اثرات منفی تنش خشکی کمک می‌کند. در نتیجه، استفاده از فرمولاسیون‌های پروبیوتیک تریکودرما می‌تواند به بهبود عملکرد برنج در شرایط تنش و افزایش بهره‌وری تولید کمک کند.
مواد و روش‌ها: برای بررسی تأثیر بیوپرایمینگ بذر با استفاده از قارچ‌های Trichoderma بر بهبود سیستم ریشه و صفات مورفولوژیکی رقم هاشمی برنج (L.Oryza sativa  آزمایش‌هایی در شرایط آزمایشگاهی و گلخانه‌ای طراحی و اجرا شدند. در مرحله اول، تیمارهای بیوپرایمینگ بر روی بذرهای پوشش‌دار و بدون پوشش در شرایط آزمایشگاهی اعمال شدند. تأثیر این تیمارها بر بذرهای بدون پوشش از طریق کشت متقابل تأیید گردید. سپس، آزمایش بیوپرایمینگ با ۶۰ جدایه قارچ Trichoderma به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با ۱۵ تکرار، بر روی بذرهای پوشش‌دار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل بیوپرایمینگ بذر برنج با ۱۰ تیمار منتخب از جدایه‌های Trichoderma در دو سطح کاربرد و عدم کاربرد قارچ بودند. بهترین تیمارهای حاصل از مرحله آزمایشگاهی، به‌طور جداگانه و در ترکیب با یکدیگر از نظر توانایی تحریک رشد ریشه و تأثیر بر صفات مورفولوژیکی در شرایط گلخانه‌ای بررسی شدند. شرایط کشت در گلخانه به‌گونه‌ای طراحی شد که شبیه‌سازی دقیقی از شرایط مزرعه‌ای را فراهم آورد. بذور تیمار شده در آزمایشگاه جوانه زدند و گیاهان به سینی‌های نشا در گلخانه منتقل شدند. سپس گیاهان به گلدان‌ها منتقل شدند و در فواصل زمانی یک‌ماهه، داده‌برداری از صفات مورفولوژیکی و افزودن مایه تلقیح به گلدان‌ها انجام شد. پس از ورود گیاهان به فاز زایشی، داده‌برداری از سطح ریشه، طول و تعداد ریشه‌ها صورت گرفت.
یافته‌ها: تحلیل جوانه‌زنی بذر برنج در مراحل اولیه رشد نشان داد که تیمارهای  M4، (M9+M74+GL89)، و (M9+G131+M4+GL89) موجب ۱۰۰ درصد جوانه‌زنی بذرها شدند. تحلیل آماری داده‌ها نشان داد که درصد جوانه‌زنی در نمونه‌های تیمارشده به‌طور معنی‌داری بالاتر از نمونه‌های شاهد بود و در شرایط گلخانه‌ای نیز تمامی تیمارها درصد جوانه‌زنی بیشتری را نسبت به شاهد نشان دادند. تحلیل Heat Map، تجزیه و تحلیل واریانس و مقایسه میانگین‌ها نشان دادند که استفاده از Trichoderma به‌طور معنیداری (۶۸ درصد) تعداد پنجه‌ها، طول و تعداد ریشه‌ها را نسبت به تیمار شاهد افزایش داد. به‌ویژه، تیمار M75 با تولید ۵۰ ریشه، در مقایسه با شاهد که ۲۳ ریشه داشت، بیشترین تأثیر را در افزایش تعداد ریشه‌ها نشان داد. همچنین، تیمار KhB2 با طول ریشه 35/5 سانتی‌متر، بیشترین طول ریشه و تیمار GL89 با تعداد 2/14 پنجه، بیشترین تعداد پنجه را تولید کردند. علاوه بر این، تیمار M75 با طول ساقه 82/5 سانتی‌متر، بیشترین رشد طولی را ثبت نمود. این نتایج نشان می‌دهند که بیوپرایمینگ بذر برنج با Trichoderma به‌طور مؤثری می‌تواند ویژگی‌های گیاهچه‌ای، سیستم ریشه‌ای و مراحل فنولوژیکی رشد گیاه را بهبود بخشد. تحلیل‌های سه‌بعدی ریشه با استفاده از نرم‌افزار Image J و نقشه‌های حرارتی (Heat Map) برتری تیمارهای KhB2 و GL89 را در تمامی ارزیابی‌های مورفولوژیکی تأیید کرد. این تحلیل‌ها به‌طور جامع مورفولوژی سطح ریشه تیمارهای ممتاز را با استفاده از نمودارهای سه‌بعدی و مقیاس Z به تصویر کشیدند. نتایج نمودار سه‌بعدی نشان دادند که درصد سطح ریشه‌ها در تیمارهای ممتاز GL89 و KhB2 به‌طور معنیداری بالاتر از تیمار شاهد بود. سطح ریشه برای تیمار KhB2 سه برابر و برای تیمار GL89 یک و نیم برابر شاهد افزایش یافت. این افزایش‌ها به‌وضوح نشان‌دهنده ارتقاء معنی­دار سطح مقطع ریشه‌ها در تیمارهای پروبیوتیک نسبت به تیمار شاهد است. این یافته‌ها با داده‌های مقایسه میانگین‌ها و نقشه‌های حرارتی هم‌خوانی دارند و تأثیر مثبت تیمارهای پروبیوتیک بر گسترش سطح ریشه را تأیید می‌کنند.
علاوه بر این، بررسی خواص زیست‌مهارگری ۱۰ جدایه منتخب Trichoderma نشان داد که این جدایه‌ها به‌طور معنی‌داری درصد رشد طولی و جوانه‌زنی اسپورهای ۱۵ قارچ پاتوژن را نسبت به شاهد کاهش دادند. در میان این جدایه‌ها، KhB2  و GL89 با کاهش‌های 100% و %93 نسبت به شاهد، به‌عنوان بهترین عملکردها شناسایی شدند.
نتیجه ­گیری: آنالیز نهایی یافته‌ها نشان داد که استفاده از سویه‌های ممتاز قارچ تریکودرما، KhB2 وGL89، که دارای خواص زیست‌مهارگری و تحریک رشد بسیار خوب هستند، بیشترین تأثیر را بر افزایش طول و تعداد ریشه‌ها در گیاه برنج داشت. بنابراین، کاربرد فرمولاسیون‌های پروبیوتیک این سویه‌های منتخب می‌تواند به‌عنوان یک گزینه مؤثر برای معرفی به شالی‌کاران و استفاده در مزارع توصیه شود.


متن کامل [PDF 1995 kb]   (34 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1403/11/7 | پذیرش: 1404/3/8

فهرست منابع
1. Ahmadi Nasr Abad-Sofla, F., Amiri Fahliani, R., Dehdari, M., & Farajee, H. (2023). The Response of Genetic, Morphological, and Biochemical Parameters of Rice (Oryza sativa L.) F2: 4 Genotypes to Drought Stress at the Germination Stage. Journal of Crop Breeding, 15(48), 103-112. [In Persian] [DOI:10.61186/jcb.15.48.103]
2. Afrouz, M., Sayyed, R. Z., Fazeli-Nasab, B., Piri, R., Almalki, W., & Fitriatin, B. N. (2023). Seed bio-priming with beneficial Trichoderma harzianum alleviates cold stress in maize. Peerj, 11, e15644. [DOI:10.7717/peerj.15644]
3. Altbach, P. G. (2017). Responding to massification: Differentiation in postsecondary education worldwide (pp. 1-12). SensePublishers. [DOI:10.1007/978-94-6351-083-7_1]
4. Bagirov, V., Treshkin, S., Korobka, A., Dereka, F., Garkusha, S., Kovalev, V., & Kizinek, S. (2020). Scientific support of the rice growing industry of the agroindustrial complex of the Russian Federation in solving the problems of food security. In E3S Web of Conferences (Vol. 210, p. 05006). EDP Sciences. [DOI:10.1051/e3sconf/202021005006]
5. Bashyal, B. M., Parmar, P., Zaidi, N. W., & Aggarwal, R. (2021). Molecular programming of drought-challenged Trichoderma harzianum-bioprimed rice (Oryza sativa L.). Frontiers in Microbiology, 12, 655165. [DOI:10.3389/fmicb.2021.655165]
6. Campanhola, C., & Pandey, S. (Eds.). (2018). Sustainable food and agriculture: An integrated approach. Academic Press.
7. Contreras-Cornejo, H. A., Macías-Rodríguez, L., Alfaro-Cuevas, R., & López-Bucio, J. (2014). Trichoderma spp. improve growth of Arabidopsis seedlings under salt stress through enhanced root development, osmolite production, and Na+ elimination through root exudates. Molecular Plant-Microbe Interactions, 27(6), 503-514. [DOI:10.1094/MPMI-09-13-0265-R]
8. Contreras-Cornejo, H. A., Macías-Rodríguez, L., Cortés-Penagos, C., & López-Bucio, J. (2009). Trichoderma virens, a plant beneficial fungus, enhances biomass production and promotes lateral root growth through an auxin-dependent mechanism in Arabidopsis. Plant Physiology, 149(3), 1579-1592. [DOI:10.1104/pp.108.130369]
9. Du, B., Luo, H., He, L., Zhang, L., Liu, Y., Mo, Z., & Tang, X. (2019). Rice seed priming with sodium selenate: Effects on germination, seedling growth, and biochemical attributes. Scientific Reports, 9(1), 4311. [DOI:10.1038/s41598-019-40849-3]
10. Doni, F., Isahak, A., Che Mohd Zain, C. R., & Wan Yusoff, W. M. (2014). Physiological and growth response of rice plants (Oryza sativa L.) to Trichoderma spp. inoculants. Amb Express, 4, 1-7. [DOI:10.1186/s13568-014-0045-8]
11. Drevinek, P., Hollweck, R., Lorenz, M. G., Lustig, M., & Bjarnsholt, T. (2023). Direct 16S/18S rRNA gene PCR followed by Sanger sequencing as a clinical diagnostic tool for detection of bacterial and fungal infections: a systematic review and meta-analysis. Journal of Clinical Microbiology, 61(9), e00338-23. [DOI:10.1128/jcm.00338-23]
12. Eslahi, N., Kowsari, M., Motallebi, M., Zamani, M. R., & Moghadasi, Z. (2020). Influence of recombinant Trichoderma strains on growth of bean (Phaseolus vulgaris L) by increased root colonization and induction of root growth related genes. Scientia Horticulturae, 261, 108932. [DOI:10.1016/j.scienta.2019.108932]
13. Huang, P., He, L., Abbas, A., Hussain, S., Hussain, S., Du, D., & Saqib, M. (2021). Seed priming with sorghum water extract improves the performance of camelina (Camelina sativa L. crantz.) under salt stress. Plants, 10(4), 749. [DOI:10.3390/plants10040749]
14. Kadam, N. N., Tamilselvan, A., Lawas, L. M., Quinones, C., Bahuguna, R. N., Thomson, M. J., Yin, X. (2017). Genetic control of plasticity in root morphology and anatomy of rice in response to water deficit. Plant Physiology, 174(4), 2302. [DOI:10.1104/pp.17.00500]
15. Khan, A., Alam, M., & Jamal, Y. (2020). Effect of bio-priming, organic and inorganic nitrogen sources and beneficial microorganisms on growth and biochemical traits of wheat. Sarhad Journal of Agriculture, 36(2), 685-701. [DOI:10.17582/journal.sja/2020/36.2.685.701]
16. Khan, F., Hussain, S., Tanveer, M., Khan, S., Hussain, H. A., Iqbal, B., & Geng, M. (2018). Coordinated effects of lead toxicity and nutrient deprivation on growth, oxidative status, and elemental composition of primed and non-primed rice seedlings. Environmental Science and Pollution Research, 25, 21185-21194. [DOI:10.1007/s11356-018-2262-1]
17. Kowsari, M., Motallebi, M., & Zamani, M. (2014). Protein engineering of chit42 towards improvement of chitinase and antifungal activities. Current Microbiology, 68, 495-502. [DOI:10.1007/s00284-013-0494-3]
18. Misganaw, A., Aklil, M., & Kesete, N. (2020). Review on the effects of seed priming on performance of maize seedlings. Journal of Biology, Agriculture and Healthcare, 10, 31-39.
19. Nawaz, A., Farooq, M., Ahmad, R., Basra, S. M. A., & Lal, R. (2016). Seed priming improves stand establishment and productivity of no till wheat grown after direct seeded aerobic and transplanted flooded rice. European Journal of Agronomy, 76, 130-137. [DOI:10.1016/j.eja.2016.02.012]
20. Shaffique, S., Imran, M., Kang, S.-M., Khan, M. A., Asaf, S., Kim, W.-C., & Lee, I.-J. (2023). Seed Bio-priming of wheat with a novel bacterial strain to modulate drought stress in Daegu, South Korea. Frontiers in Plant Science, 14, 1118941. [DOI:10.3389/fpls.2023.1118941]
21. Sharma, A. D., Rathore, S. V. S., Srinivasan, K., & Tyagi, R. K. (2014). Comparison of various seed priming methods for seed germination, seedling vigour and fruit yield in okra (Abelmoschus esculentus L. Moench). Scientia Horticulturae, 165, 75-81. [DOI:10.1016/j.scienta.2013.10.044]
22. Singh, V., Upadhyay, R. S., Sarma, B. K., & Singh, H. B. (2016). Seed bio-priming with Trichoderma asperellum effectively modulate plant growth promotion in pea. International Journal of Agriculture, Environment and Biotechnology, 9(3), 361-365. [DOI:10.5958/2230-732X.2016.00047.4]
23. Talebi kouyakhi, S., Maleki zanjani, B., Modarresi, M., & Tarang, A. (2023). Genetic and phenotypic screening of different rice genotypes according to the functional marker related to the semi-dwarfing Sd1 Gene. Journal of Crop Breeding, 15(48), 14-21. [In Persian] [DOI:10.61186/jcb.15.48.14]
24. Wang, M., Zheng, Q., Shen, Q., & Guo, S. (2013). The critical role of potassium in plant stress response. International Journal of Molecular Sciences, 14(4), 7370-7390. [DOI:10.3390/ijms14047370]
25. Wang, X., & Shi, Y. (2024). Effects of different seed priming agents on seed germination and physiological characteristics of wheat under saline-alkali stress. Chilean Journal of Agricultural Research, 84(4), 489-499.
26. Yao, X., Guo, H., Zhang, K., Zhao, M., Ruan, J., & Chen, J. (2023). Trichoderma and its role in biological control of plant fungal and nematode disease. Frontiers in Microbiology, 14, 1160551. [DOI:10.3389/fmicb.2023.1160551]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2025 CC BY-NC 4.0 | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by: Yektaweb