ارزیابی فعالیت آنزیم های مخرب دیواره سلولی گونه های Fusarium همراه ریشه و بنه زعفران در استان خراسان جنوبی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسنده

مؤسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

10.22048/jsat.2020.184121.1349

چکیده

هدف از این مطالعه شناسایی گونه‌های Fusarium همراه با ریشه و بنه زعفران و ارزیابی فعالیت آنزیم‌های مخرب دیواره سلولی تولید شده توسط آنها می باشد. به منظور بررسی گونه‌های Fusarium، طی فصل رشدی 1397 در مجموع 53 نمونه ریشه و بنه به طور تصادفی از مزارع زعفران استان خراسان جنوبی جمع آوری شد. پس از شستشو نمونه ها با آب مقطر استریل و ضدعفونی سطحی با هیپوکلریت سدیم یک درصد، قطعات کوچک ریشه و بنه روی محیطهای کشت‌ عمومی و اختصاصی کشت داده شدند. تهیه کشت خالص قارچ ها به روش تک اسپور و نوک ریسه کردن روی محیط کشت‌ آب - آگار دو درصد انجام شد. شناسایی قارچ ها بر اساس مشخصات میکروسکوپی و ریخت شناختی با توجه به کلیدهای معتبر شناسایی انجام گرفت. با توجه به خصوصیات ریخت شناختی، گونه های F. oxysporum، F. culmorum، F. proliferatum و F. graminearum شناسایی شدند. نتایج به دست آمده از تجزیه و تحلیل مولکولی با استفاده از آغازگرهای اختصاصی گونه، شناسایی ریخت شناختی را تأیید کرد. نتایج نشان داد که 22.6 درصد از نمونه های زعفران توسط گونه های Fusarium آلوده بودند. بر اساس مشاهدات ریخت شناختی و مولکولی، F. oxysporum به عنوان گونه‌ غالب با بیشترین درصد فراوانی در نمونه ها به میزان 9.4 درصد پس از آن F. culmorum (5.7 درصد)، F. proliferatum (3.8 درصد) و F. graminearum (3.8 درصد) بود. نتایج نشان داد که تمام جدایه‌های Fusarium قادر به تولید آنزیم‌های مخرب دیواره سلولی و به طور عمده سلولاز و زایلاناز می‌باشند. سطوح فعالیت آنزیم های سلولز، زایلاناز و پکتیناز در این مطالعه بالاتر از فعالیت لیپاز در همه جدایه‌های مورد بررسی بود. تجزیه و تحلیل روند فعالیت آنزیم‌های مخرب دیواره سلولی نشان داد که برای بسیاری از جدایه‌های مورد بررسی حداکثر سطح فعالیت سلولاز، زایلاناز، پکتیناز و لیپاز به ترتیب در 72، 96، 144 و 192 ساعت پس از کشت در محیط مایع مشاهده شد. سپس فعالیت های آنزیمی به تدریج با گذشت زمان کاهش یافت، تا اینکه در سطوح ثابتی باقی ماند. بر اساس منابع موجود F. graminearum، F. culmorum و F. proliferatum برای اولین بار در ایران از روی زعفران گزارش می شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of cell wall degrading enzymes of Fusarium species associated with root and corm of saffron in South Khorasan province

نویسنده [English]

  • Nima Khaledi
Seed and Plant Certification and Registration Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]

The aim of this study was to identification of the Fusarium species associated with root and corm of saffron and evaluation of extracellular enzymes activity of secreted by them. In order to study the species of Fusarium, a total of 53 root and corm samples were randomly collected from saffron fields of South Khorasan provinces during 2017 growing season. After washing the samples with sterile water and surface disinfested with 1% sodium hypochlorite, small pieces of root and corm were cultured on general and specific culture media. Purification of fungal colonies was performed using single spore and hyphal tip methods on 2% water agar medium. Identification of fungi based on the microscopic and morphological characteristics was performed with valid identification keys. According to morphological characters, the species F. oxysporum, F. graminearum, F. culmorum and F. proliferatum were identified. The results obtained from molecular analysis using species-specific primers confirmed the morphological identification. The results revealed that 22.6% of the saffron samples were contaminated by Fusarium species. Based on morphological and molecular observations, F. oxysporum was the predominant species with the highest isolation frequency in samples of 9.4% followed by F. culmorum (5.7%), F. proliferatum (3.8%) and F. graminearum (3.8%). Results showed that all Fusarium isolates were capable of producing cell wall degrading enzymes (CWDEs), mainly cellulase and xylanase. Levels of cellulase, xylanase and pectinase enzymes activity in this study was higher than lipase activity in all isolates examined. Activity trend analysis of CWDEs showed that for most of the isolates tested the maximum levels of cellulase, xylanase, pectinase and lipase activity were observed at 72, 96, 144 and 192 h post-culturing (hpc) on liquid medium, respectively. Then, the enzymes activities decreased gradually with time, until it remained at constant levels. Based on present literatures, F. graminearum, F. culmorum and F. proliferatum are first reported from saffron in Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cellulase
  • Identification
  • molecular
  • Morphological
  • Xylanase