نقش سیانوباکتری‌های مولد eps در خاک‌های بیابانی

مقدمه: پوسته‌های زیستی که روی سطح خاک‌ تشکیل می‌شوند، از میکرو و ماکرو‌ارگانیسم‌هایی همچون سیانوباکتری‌ها، قارچ‌ها، باکتری‌ها، اکتینومیست‌ها، جلبک‌ها، ویروس‌ها، خزه‌ها، گلسنگ‌ها و گیاهان تشکیل شده‌اند. سیانوباکتری‌ها، میکروارگانیسم‌های کلیدی در تشکیل پوسته‌های زیستی خاک، به‌خصوص در مناطق بیابانی‌اند که با رشد خود و تشکیل کلنی بر سطح خاک و تولید پلی‌ساکارید خارجی (eps) باعث افزایش مقدار کربن و نیتروژن خاک می‌شوند و نقش مهمی در تقویت انواع خاک‌ها به‌ویژه خاک‌های فقیر از لحاظ مواد غذایی دارند و باعث جلوگیری از فرسایش آنها می‌شوند.مواد و روش‏‏ها: در این پژوهش، برترین سویه‌های سیانوباکتریایی مولد کربوهیدرات ترشحی، از میان 19 سویه‌ جداشده از خاک استان‌های مختلف کشور انتخاب شد. میزان تولید کربوهیدرات در این سویه‌ها به روش فنول اسید سولفوریک تعیین شد. سپس سویه‌های منتخبِ مولد بیشترین مقدار کربوهیدرات ترشحی، در مدل گلدانی به خاک‌های فقیر تلقیح شد. پس از گذشت 7 هفته از رشد سیانوباکتری‌ها در خاک، تغییر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن اندازه‌گیری شد. همچنین سرعت تشکیل پوسته‌ زیستی و میزان انسجام ذرات خاک به یکدیگر، به‌صورت میکروسکوپی بررسی شد.نتایج: میزان تولید کربوهیدرات در این سویه‌ها به‌ترتیب برابر 66/86 میکروگرم بر میلی‌لیتر برای سویه‌ anabaena sphaerica، مقدار 91/55 میکروگرم بر میلی‌لیتر برای جنس geitlerinema.sp و مقدار 19/64 میکروگرم بر میلی‌لیتر برای سویه‌  nostoc pruniformeبود. نتایج نشان می‌دهند هر سه این سویه‌ها قادر به تشکیل پوسته‌های زیستی در خاک هستند.بحث و نتیجه‏گیری: سویه‌  anabaena sphaericaبه‌دلیل سرعت رشد زیاد، تولید بیشتر زیست‌توده و کربوهیدرات ترشحی، افزایش بیشتر مقدار نیتروژن و کربن خاک و نیز تشکیل بهتر پوسته‌ زیستی برای آزمون‌های بعدی انتخاب شد. این سویه برخی ویژگی‌های بافت خاک را بهبود‌ بخشید که در حاصلخیزی آن می‌تواند تاثیر مثبتی داشته باشد.

The Role of EPS-producing Cyanobacteria in Desert Soils

Introduction: Biological soil crusts including cyanobacteria, fungi, bacteria, actinomycetes, algae, viruses, mosses, lichens, and plants are formed on the soil surface. Cyanobacteria are key microorganisms in the formation of the biological soil crust, especially in arid and desert areas. Cyanobacteria increase carbon and nitrogen content in soil via increasing colony formation and Exopolysaccharide (EPS) production and play an important role to strengthen soil structure especially in poor soil and prevent it from eroding.Materials and Methods: In the present study, three cyanobacteria with the highest secreted carbohydrate production were selected among 19 isolates of different provinces’ soil. The amount of carbohydrate production of the selected strains was determined by using the phenolic sulfuric acid method. Then, three selected strains, with the highest amount of secreted carbohydrate were inoculated to the pot filling with poor soils. After 7 weeks of cyanobacterial inoculation, some physical and chemical alterations of the soil were measured. Furthermore, the rate of formation of the biological soil crust and the adhesiveness of the soil particles were microscopically investigated.Results: The carbohydrate content was 86.66 µg/ml for Anabaena sphaerica, 55. 91 µg/ml for Geitlerinema.sp, and 64.19 µg/ml, for Nostoc pruniforme. The results of the study also show that these three strains are capable of forming biological soil crust on the soil surface.Discussion and Conclusion: Anabaena sphaerica, due to its high growth rate, more biomass production, and more secreted carbohydrates increased soil nitrogen and carbon content, as well as better formation of biological soil crust was selected for further investigation. This strain improved some soil texture characteristics and probably it can have a positive effect on soil fertility.