ازتوباکتر و نقش آن در مدیریت حاصخیزی خاک

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسنده

عضو هیأت علمی مؤسسه تحقیقات خاک و آب

چکیده

ازتوباکتر باکتریگرم منفی، هوازی، شیمیوارگانوتروف  در اشکال میله­ای، کروی و بیضوی می باشد. این باکتری متعلق به رده گاما-پروتئوباکتری­ها و خانواده سودوموناداسه بوده و هفت گونه دارد. ازتوباکتر فاقد توان اسپورزایی است ولی معمولاً تشکیل کیست می­دهد. گونه‌های مختلف ازتوباکتر از مناطق بسیار گرم و حاره تا مناطق قطبی و در محدوده pH 3 تا 9یافت می‌شوند. با اینحال عمدتاً در خاک­های خنثی تا قلیائی یافت می‌شوند. ازتوباکتر قادر به تثبیت نیتروژن مولکولی به صورت غیر همزیست می­باشد. این باکتری می­تواند انواع اسیدهای آمینه، ویتامین‌‌‌ها و هورمون­های محرک رشد گیاه و انواع اگزوپلی­ساکاریدها را سنتز کند. تعداد ازتوباکتر در خاک معمولا کمتر از 104 است. میانگین تعداد ازتوباکتر در برخی خاک­های کشاورزی ایران 103×5/1 سلول در هر گرم خاک گزارش شده است. نقش ازتوباکتر در رشد گیاه به واسطه تولید هورمون­های محرک رشد، توان حل­کنندگی فسفات­های نامحلول، افزایش جذب عناصر، تثبیت نیتروژن، افزایش مقاومت به تنش­ها و بیوکنترل عوامل بیماریزای گیاهی می­باشد. برخی سویه­های ازتوباکتر پتانسیل خود را در زیست پالایی اراضی آلوده نشان داده­اند. نتایج معنی­داری در مورد اثر تلقیح ازتوباکتر بر رشد محصولات مختلف از جمله غلات، سبزی­جات و درختان مثمر بدست آمده است. نیاز ازتوباکتر به مواد کربنی ساده و کمبود مواد آلی در بسیاری از خاک­های کشاورزی، عدم قطعیت در تکرارپذیری و اثربخشی مایه تلقیح ازتوباکتر و عدم توان رقابت با کودهای شیمیایی در افزایش عملکرد محصول از مهمترین دلایل رونق کمتر استفاده تجاری از مایه تلقیح ازتوباکتر است. با اینحال توان ماندگاری طولانی مدت ازتوباکتر در خاک و بسته­های مایه تلقیح و قابلیت کاربرد آن برای محصولات مختلف از مهمترین مزیت­های نسبی ازتوباکتر است. تجمیع صفات مختلف محرک رشد در یک سویه و پژوهش در مورد ایجاد توان برقراری رابطه همزیستی ازتوباکتر با گیاهان مهم کشاورزی از جمله غلات از طریق بررسی­های مولکولی از مهمترین پیشنهادات برای ادامه پژوهش­ها در این مورد می­باشد.



 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Azotobacter and its’ Role in Soil Fertility Management

نویسنده [English]

  • h kh
چکیده [English]

Azotobacter is a gram negative, aerobe, chemo-organotroph with the, polymorphism including rod, cocci and ovoid forms. This bacterium belongs to gama-proteobacteria class, Pseudomonaceae family with 7 species. It cannot produce spores but forms cyst. Azotobacters’species lives in different regions from tropicals to poplars in pH 3-9. However, it can be fined mainly in alkaline and natural soils. Azotobacter is able to fix non-symbiotically molecular nitrogen. It can synthesize aminoacids, plant growth hormones, vitamins, and exo-polysaccharides. The population of Azotobacter in soils is lower than 104 cells per gram of soil. The number of Azotobacter in some soils of Iran is about 1.5×103.   Azotobacter affect the plant growth by nitrogen fixation, producing plant growth promoting hormones, solubilizing inorganic phosphates, increasing nutrients uptake, increasing resistance to stress conditions and biocontrol of plant pathogen agents. Some species of Azotobacter are able to remediate some contaminants. There are many reports about significant effects of Azotobacter inoculation on different plants e.g. cereals, vegetables and fruit trees. There are some constraints on the extension of traditional production of Azotobacter inoculants such as low organic matter in many soils, uncertainty in reproducibility and effectiveness and lack of competitiveness with chemical fertilizers for yield increasing. However, long life of Azotobacter in soils and inoculum packages and ability to use for many ranges of plants are the most important of its comparative advantages. Accumulation of plant growth stimulating characteristics in certain strain and creating the ability of symbiotic relation with plants e.g. cereals by molecular studies is recommended for future investigations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nitrogen fixation
  • Growth promoter
  • Biofertilizer
  1. خسروی، ه. 1388. دستیابی به دانش فنی تولید کود بیولوژیک ازتوباکتر برای مزارع گندم. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، نشریه شماره 1450.
  2. خسروی، ه. 1392. بررسی اثر بخشی مایه تلقیح ازتوباکتر بر رشد و عملکرد گندم در مناطق مختلف ایران. مؤسسه تحقیقات خاک و آب. نشریه شماره 1793.
  3. خسروی، ه. و. محمدی، ح. 1392. بررسی اثرات مایه تلقیح ازتوباکتر به همراه کود دامی بر رشد گندم دیم. نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار، جلد سه شماره دو صفحات 219-205.
  4. خسروی، ه. 1391. بررسی اثر بخشی مایه تلقیح BBP1 بر رشد و عملکرد ذرت به عنوان گیاه شاخص در مناطق مختلف ایران. مؤسسه تحقیقات خاک و آب، نشریه شماره 1743.
  5. خسروی، ه. 1376.  بررسی فراوانی و انتشار ازتوباکتر کروکوکوم در خاکهای زراعی استان تهران و مطالعه برخی از خصوصیات فیزیولوژیک آن. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران. تهران:  111 صفحه.

 6.            Baral, B.R. and P. Adhikari 2013. Effect of Azotobacter on growth and yield of maize.SAARC Journal of Agriculture, 11(2): 141-147.

7.            Beijerinck, M.W, 1901, Uber oligonitrophile mikroben, centralblatt fur bakteriologie, parasitenkunde, Infektions krankheiten und Hygiene, Abteilung II, 7: pp. 561–582

8.            Burns, T.A., P.E. Bishop and W. Daniel. 1981. Enhancement nodulation of leguminous plant roots by mixed cultures of Azotobacter vinelandii and Rhizobium. Plant and Soil, 62: 399-412.

9.            Dixon, R. O. D., and C. T. Wheeler, 1986. Nitrogen Fixation in Plants. Chapman and Hall, NewYork.

10.        Ertesvag, H., F. Erlien, G. Skjak-Braek, B.H. Rehm, S. Valla. 1998. Biochemical properties and substrate specificities of a recombinantly produced Azotobacter vinelandii alginate lyase. Journal of Bacteriology, 180: 3779-3784.

11.        Garrity, G.M., J.A. Bell and T. Lilburn. 2005. Class III.Gammaproteobacteria class. In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edn, vol. 2 (The Proteobacteria), part B (The Gammaproteobacteria), p. 1. Edited by D. J. Brenner, N. R. Krieg, J. T. Staley & G. M. Garrity. New York: Springer.

12.        Ghosh, S., P.C. Sadhukhan, and D.K. Ghosh. 1996. Studies on the effect of mercury and organomercurial on the growth and nitrogen fixation by mercury-resistant Azotobcter strains. Journal of Applied Bacteriology, 80:319-326.

13.        Gonzalez-lopez, J., V. Salmeron, J.Moreno, and R.A. Cormenzana.1983. Amino acids and vitamins produced by Azotobacter vinelandii ATCC 12837 in chemically defined media and dialyzed soil media. Soil Biology and Biochemistry, 15: 711-713.

14.        Hasanudin, H. 2003. Increasing of the nutrient and uptake availability of N and P and through corn yield of inoculation of Mycorrhiza and Azotobacter on ultisol organic matter. Journal of Agriculture Sciences of Indonesia, 5(1): 83 – 89.

15.        Hassouna, M.G., M.A.M. El-Saedy- and H.M.A. Saleh. 1998. Biocontrol of soil-borne plant pathogens attacking cucumber (Cucumis sativus) by rhizobacteria in a semiarid environment. Arid-Soil-Research and Rehabilitation. 12: 345-357.

16.        Jarak, M., R. Protic, J. Snezana, and J. Colo. 2006. Response of wheat to Azotobacter –Actionmycetes inoculationand nitrogen fertilizers. Romanian Agricultural Research, 23: 37-42.

17.        Kennedy I.R., A.T.M.A. Choudhury, M.L. Kecskes.2004. Non-symbiotic bacterial diazotrophs in crop-farming systems: can their potential for plant growth promotion be better exploited? Soil Biology and Biochemistry, 36:1229–1244.

18.        Khosravi. H., S.M. Samar, E. Fallahi, H. Davoodi, and M. Shahabian. 2009. Inoculation of 'Golden Delicious' Apple Trees on M9 Rootstock with Azotobacter improves Nutrient Uptake and Growth Indices. Journal of Plant Nutrition, 32: 946–953.

19.        Kizilkaya, R. 2009. Nitrogen fixation capacity of Azotobacter spp. strains isolated from soils in different ecosystems and relationship between them and the microbiological properties of soils. Journal of Environmental Biology, 31(1): 73-82.

20.        Kumar, V. and N. Narula. 1999. Solubilization of inorganic phosphates and growth emergence of wheat as affected by Azotobacter chroococcum mutants. Biology and Fertility of Soils, 28: 201-305.

21.        Manske, G.G.B., A.B. Luttger, R.K. Behl and P.L.G. Vlek, 1995. Nutrient efficiency based on VA mycorrhiza (VAM) and total root length of wheat cultivars grown in India.  Journal of Applied Botany, 69: 108-110.

22.        Milosevic N., B. Tintor, R. Protic, G. Cvijanovi, T.Dimitrijevi. 2012.  Effect of inoculation with Azotobacterchroococcum on wheat yield and seed quality. Romanian Biotechnological Letters, 17 (3): 7352-7357.

23.        Mohandas S. 1987. Field response of tomato (Lycopersicon esculentum) Mill. ‘Pusa mycorrhizal fungi and rhizobium and their influence. In Mycorrhizae: biofertilizers National Conference on Mycorrhiza, pp: 212-215.

24.        Moreno, J., J. Gonzalez-Lopez, and G.R. Velta. 1986. Survival of Azotobacter spp. in dry soils. Applied and Environmental Microbiology, 51: 123-125.

25.        Muthuselvan I. and, R. Balagurunathan. 2013. Sidrophore production from Azotobacter sp. and its application as biocontrol agent. International journal of Current Research and Review, 5(11): 23-35.

26.        Narula, N., and K.G. Kupta.1986. Ammonium excretion by Azotobacter chroococcum in liquid culture and soil in the presence of manganese and clay minerals. Plant and Soil, 93: 205-209.

27.        Pasetti L, F. Fiorelli, U. Tomati. 1996. Azotobacter biomass production from olive mill wastewater for heavy metal recovery. International Biodeterioration and Biodegradation, 38(3-4):163-4.

28.        Rai, S.N., and A.C. Gaur. 1988. Characterization of Azotobacter spp. and effect of Azotobacter and Azospirillum as inoculants on the yield and N-uptake of wheat crop. Plant and Soil, 109: 131-134.

29.        Reed, C.S., C.C. Cleaveland and A.R. Towsend. 2011. Functional ecology of free-living nitrogen fixation: A contemporary perspective. Annual Review of Ecology and Systematics, 42:489-512.

30.        Renato de Freitas, J. 2000. Yield and N assimilation of winter inoculated wheat rhizobacteria. Pedobiologia, 44: 97-104.

31.        Rodelas, B. 1999. Influence of Rhizobium /Azotobacter combined inoculation on mineral composition of faba bean (Vicia fabas). Biology and Fertility of Soils, 29 (2): 165-169.

32.        Sabra, W. 2000. Effect of oxygen on formation and structure of Azotobacter vinelandii Alginate and its role in protecting nitrogenase. Applied and Environmental Microbiology, 66 (9): 4037-4049.

33.        Sharma, S.D. and V.P. Bhutani. 1998. Response of apple seedlings to VAM, Azotobacter and inorganic fertilizers. Horticulture Journal, 11(1): 1-8.

34.        Sprent, J. I. and P. Sprent.1990. Nitrogen fixing organisms: Pure and Applied Aspects, 2nd eds. London & New York: Chapman and Hall.

35.        Steven- son, F. J. 1982. Nitrogen in agricultural soils. American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin, U.S.A., 940 p.

36.        Suba Rao, N.S. 1988. Biofertilizers in agriculture. Oxford and IBH Publishing Co., New Delhi, 208 p.

37.        Suneja, S., K. Lakshminarayana, P.P. Gupta. 1994. Role of Azotobacter chroococum siderophores in control of bacterial rot and Sclrotinia rot of mustard. Indian Journal of Mycology and Plant Pathology, 24: 202-205.

38.        Thompson, J.P., and V.B.D. Skerman. 1979. Azotobacterceae. Academic press INC (Londen), 417p.

39.        Tilak, K.V.BR., C.S. Singh, N.K. Roy and Subba N.S. Rao. 1982. Azospirillum brasilense and Azotobacter inoculum effect on maize and sorghum. Soil Biology and Biochemistry, 14: 417-418.

40.        Viswanthan, R. and R. Samiyappan. 2002. Induced systemic resistance by pseudomonase fluorescence against Red rot disease of sugarcane by colletotrichum falcatum. Crop protection, 21: 1-10.

41.        Weller, D. M. 1983. Colonization of wheat roots by a fluorescent pseudomonad suppressive to take-all. Phytopathology, 73: 1598-1553.

42.        Xu, J., L. Ran, X. Luo. 2002. Biological synthesis and application of bacteriocins. Biochimic, 31(3): 211-3.