جداسازی و شناسایی 10 سویه باکتری گشاینده ی پتاسیم، فسفر و آهن از خاک پیرامون ریشه های سیب زمینی در استان همدان

سابقه و هدف: نزدیک 98 درصد پتاسیم خاک به ریخت کانی‌هایی است که برای گیاهان فراهم نمی‌باشد. از سوی دیگر، کاربرد پیوسته‌ی کودهای شیمیایی دارای پیامدهای ناخواسته برای زیستگاه‌های گوناگون است. ریزجانداران اسیدزا می‌توانند سیلیکات‌های کانی دارای پتاسیم را دگرگون کرده و پتاسیم فراهم برای گیاهان رها کنند. این پژوهش با هدف جداسازی و شناسایی باکتری‌های گشاینده‌ی پتاسیم ، فسفر و آهن از خاک پیرامون ریشه‌های سیب‌زمینی از کانی‌های آن‌ها (سیلیکات‌های پتاسیم، تری کلسیم فسفات و هماتیت) با هدف ساخت کود زیستی از باکتری‌های افزاینده رشد گیاه انجام شد. مواد وروش‌ها: باکتری‌های گشاینده‌ی پتاسیم از خاک پیرامون ریشه ‌های سیب‌زمینی جداسازی شدند. جدایه‌ها برای بررسی توان رها سازی پتاسیم از سه کانی بیوتیت، موسکویت و فلدسپات پتاسیم به گونه کیفی با کشت نقطه‌ای و بر پایه پیدایش هاله روشن ، و یا دگرش رنگ کشتگاه الکساندروف ، گزینش شدند. سپس برای برآورد توان کمی جدایه‌ها در رها سازی پتاسیم، آن‌ها در کشتگاه آبکی الکساندروف کشت شد. برای بررسی توان گشایش کانی تری کلسیم فسفات جدایه‌ها همانند بالا ولی از کشتگاه پیکوفسکیا بهره‌گیری شد. برای ارزیابی توان گشایش آهن نیز از کشتگاه پیکوفسکیای بهبود یافته با کانی هماتیت بهره‌گیری شد. این پژوهش برای رهاسازی پتاسیم به گونه آزمایش فاکتوریل با طرح کاملا تصادفی انجام شد که در آن گونه کانی بکار رفته در سه سطح (موسکویت، بیوتیت و فلدسپات پتاسیم) فاکتور نخست و 30 جدایه باکتری فاکتور دوم بود. برای رهاسازی فسفر و آهن طرح کاملا تصادفی بود و تنها توان 30 جدایه با کاربرد یک کانی(تری کلسیم فسفات یا هماتیت) آزمون شد. آنالیزهای آماری با نرم افزار sas انجام شد. جدایه‌ها، با بهره‌گیری از روش‌های ریخت شناسی، آزمون بیوشیمیایی و مولکولی بررسی و شناسایی شدند. سپس 10 جدایه برتر شناسایی شده و آزمون‌های توان، افزایندگی رشد گیاه در آنها آزمون شد.یافته‌ها: از 30 جدایه با توان رهاسازی پتاسیم، فسفر و آهن، 10 جدایه‌ی برتر جداسازی و شناسایی گردیدند. بررسی‌های فلیم فتومتری نشان داد که پتاسیم رها شده با جدایه‌ها در کشتگاه دارای بیوتیت میان 647.18 میلی گرم بر کیلوگرم در کشت شاهد تا 5416.16 میلی گرم بر کیلوگرم در کشت جدایه 10 و در کشتگاه دارای موسکویت دار میان148.68میلی گرم بر کیلوگرم در جدایه شماره 21 تا 2026.36 میلی گرم بر کیلوگرم در جدایه شماره 10 و در کشتگاه دارای فلدسپات پتاسیم میان 132.76 در کشت جدایه 7 تا 534.88 میلی گرم بر کیلو گرم در کشت جدایه 19 بود. اندازه فسفر گشوده شده از کانی تری کلسیم فسفات میان 3582.85 میلی گرم بر کیلوگرم در کشت شاهد تا 37011.42 میلی گرم بر کیلوگرم در کشت جدایه 25 بود. اندازه آهن گشوده شده از کانی هماتیت میان 830 میلی گرم بر کیلوگرم در کشت جدایه 33 تا 2661.66 میلی گرم بر کیلوگرم در کشت جدایه 4 بود. رهاسازی پتاسیم در این پژوهش از کانی بیوتیت بیشترین اندازه و از کانی فلدسپات پتاسیم کمترین اندازه را داشت. بررسی ph کشتگاه نشان داد که همبستگی بالایی میان اسیدزایی باکتری و توان آنها در گشایش کانی‌ها است. نتیجه‌گیری: 10 جدایه‌ی برتر از باکتری‌های گشاینده‌ی پتاسیم، فسفر و آهن از خاک پیرامون ریشه‌های سیب‌زمینی جداسازی و شناسایی شدند و از میان آن‌ها باکتری‌های شماره 2 و 10 که با نام های acinetobacter pittii و pseudomonas frederiksbergensis شناسایی شدند. این جدایه‌ها افزون بر توان بالای گشایندگی پتاسیم، فسفر و آهن در دیگر ویژگی‌های باکتری‌های pgpr مانند: ساخت اکسین، سایدروفور، مهار قارچ‌های بیماریزای سیب‌زمینی نیز توانا بودند. بهره گیری از این باکتری‌های جداشده در ساخت کودهای زیستی برای افزایش زیست فراهمی پتاسیم، فسفر و آهن برای گیاه و بهبود رشد و بازدهی گیاهان کشاورزی به ویژه سیب‌زمینی پیشنهاد می‌شود.

Isolation and Identification of 10 Strains of Potassium, Phosphorus and Iron Solubilizing Bacteria from the Soil around the Potato Roots in Hamedan Province

AbstractBackground and Objectives: About 98 % of the soil’s potassium is in the form of minerals that are not available to plants. On the other hand, the continues use of fertilizers has unintended consequences for different habitats. Acid producing microorganisms can transform silicate minerals that contain potassium and release available potassium for plants. The aim of this study was to isolate and identify potassium, phosphorus and iron solubilizing bacteria from the minerals of these elements (potassium silicate, tricalcium phosphate, and hematite) from the soil around potato roots in order to make biofertilizers from plant growthpromoting bacteria. Materials and Methods: Potassium solubilizing bacteria were isolated from the soil around potato roots. The isolates were tested and selected in terms of their ability to release potassium from three minerals (biotite, muscovite, and feldspar potassium) qualitatively by spot cultivation based on the emergence of the halo (Halo method) or changing the color of Aleksandrov medium. Then, to estimate the ability of the isolates for releasing potassium, they were cultured in Aleksandrov liquid medium. To investigate the ability for solubilizing t minerals,ricalcium phosphate the isolates were cultured in the same way as described above, but in the Pikovskaya medium. To investigate the ability for solubilizing iron, the modified Pikovskaya medium with hematite mineral was used. This study was performed by a completely randomized factorial design, in which, the minerals used in three levels (muscovite, biotite and feldspar potassium) were the first factor and 30 bacterial isolates were the second factor to release potassium. To analyze the release of phosphorus and iron, a completely randomized design was used and only the ability of 30 isolates for solubilizing of one mineral (tricalcium phosphate or hematite) was tested separately. Statistical analysis was performed with SAS software. Isolates were examined and identified using morphological, biochemical and molecular tests. Then, 10 superior isolates were identified and the plant growth promoting ability tests were performed on them. Results: Among 30 isolates, 10 top isolates were separated and identified for potassium, phosphorus and iron releasing ability. Flame photometric studies showed that the amount of potassium released by the isolates in the medium containing biotite was 647.18 mg/kg from control to 5416.16 mg/kg from number 10, in the medium containing muscovite was 148.68mg/kg from number21 to 2026.36 mg/kg from number 10, and in the medium containing potassium feldspar was 132.76 from number 7 to 534.88 mg/kg from number 19. The amount of phosphorus released by the isolates was 3582.85 mg/kg from control to 37011.42 mg/kg from number 25 and the amount of iron was 830.00 mg/kg from number 33 to 2661.66 mg/kg from number 4. In this study the released potassium from biotite and feldspar minerals by bacterial isolates was the highest and the lowest one, respectively. There was a high correlation between bacterial acid production and solubilizing minerals ability. Conclusion: 10 top isolates were separated and identified from the soil around potato roots based on evaluating potassium, phosphorus and iron releasing ability. In addition to being potent for releasing potassium, these isolates were also capable of producing auxin and siderophores, and also inhibiting pathogenic fungi (which are characteristics of PGPR bacteria). It is suggested to utilize these isolated bacteria in the production of biofertilizers to increase the bioavailability of potassium, phosphorus and iron for plants and to improve the growth and productivity of crops, especially potatoes.Keywords: Potassium Solubilizing Bacteria, Muscovite, Biotite, potassium Feldspar, Tricalcim phosphate, Hematite, Biofertilizer