بررسی حضور آنزیم‌‌های خارج سلولی در کشت قارچ‌های اندوفیت جدا شده از دو گیاه فرفیون و سلمه تره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 'گروه بیوتکنولوژی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا ، همدان، ایران

2 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

3 گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

 مقدمه: آنزیم‌ها، متابولیت‌های با ارزش میکروبی هستند که در صنایع مختلف کاربرد وسیعی دارند. در حال حاضر تولید آنزیم‌های خارج سلولی توسط میکروارگانیسم‌ها، یکی از بهترین و موثرترین روش‌ها به منظور تولید صنعتی این آنزیم‌ها است. آنزیم‌های هیدرولازی از مهمترین این آنزیم‌های خارج سلولی هستند. که توسط میکروارگانیسم‌های مختلف از جمله قارچ‌های اندوفیت­ها، تولید می گردند.
مواد و روش­ها: به منظور بررسی اندوفیت‌های دو گیاه فرفیون و سلمه­تره، در تابستان1395، از شش بافت مختلف گل، برگ، بذر، ریشه، طوقه و ساقه ی گیاهان سالم دو منطقه استان همدان نمونه برداری صورت گرفت.  پس از جدا و خالص سازی، قارچ‌های اندوفیت حضور آنزیم‌های هیدرولازی خارج سلولی آمیلاز، کاتالاز، پروتئاز، کازئیناز، سلولاز، پکتیناز و زایلاناز با اضافه کردن سوبسترای مربوطه در محیط کشت قارچ بررسی گردید.
نتایج: پس از استریل سطحی و انتقال نمونه‌ها به محیط کشت پوتیتو دکستروز آگار، مجموعاً از دو گیاه فرفیون و سلمه تره، 31 جدایه قارچ اندوفیت جداسازی شد. نتایج نشان داد: 84 درصد از جدایه‌های قارچی دارای فعالیت آنزیم‌های خارج سلولی آمیلاز، 81  درصد کاتالاز، 71 درصد فعالیت پروتئاز، 61 درصد سلولاز، 39 درصد پکتیناز و 26 درصد زایلاناز بودند. بررسی‌های مورفولوژیکی قارچ‌های جدا شده نشان داد که برخی از این قارچ‌ها متعلق به جنس‌های فوزاریوم، آلترناریا و تریکودرما بودند.
نتیجه­گیری: نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد که قارچ‌های اندوفیت­ جدا شده ازدو گیاه سلمه تره و فرفیون قادر به تولید انواع آنزیم های هیدرولیزی در شرایط آزمایشگاهی را داشتند. در این میان، حضور آنزیم های مهمی مانند سلولاز، پکتیناز و پروتئاز در تعدادی از جدایه ها، اهمیت نتایج این تحقیق را بیشتر میکند. با توجه به کاربرد وسیع این آنزیم­ها و اهمیتی که در صنایع مختلف دارند ، اهمیت این قارچ­ها و نیاز به بررسی بیشتر بر روی عملکرد آنزیمی آنها مشخص می گردد.   

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study on the presence of extracellular enzymes in culture of endophytic fungi isolated from the euphorbia esula L. and chenopodium album L.

نویسندگان [English]

  • Mahsa Bakhshiani 1
  • Sonbol Nazeri 2
  • Dust Morad Zafari 3
  • Sara Mahdian 3
1 Dept. of biotehnology, Fac. of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Department of Biotechnology, Fac. of Agricuture, Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran
3 Department of Plant Protection, Fac. of Agricuture, Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran
چکیده [English]

 
Background
Enzymes are noble metabolites which extensively utilize in different industries. Currently, the production of enzymes by microorganisms is one of the best and most effective methods for the production of these enzymes. Hydrolytic enzymes are one of the most important enzymes that produced by various microorganisms, including endophytes.
 
Materials and methods
In order to investigate the presence of endophytic fungi from two plants Euphorbia esula L. and Chenopodium album L, in summer of 1395, six different plants parts including flowers, leaves, seeds, roots, crowns and stems were sampled from healthy plants in Hamadan province. After fungal purification, the presence of extracellular hydrolytic enzymes such as amylase, catalase, protease, cellulase, pectinase, and xylanase were investigated by adding the corresponding substrate in the endophytic fungal culture medium.
 
Results
After sterilizing the surface of collected plants and transferring samples to Potato Dextrose Agar culture media, a total of 31 endophytic fungi were isolated. The results showed that 84% of fungal isolates had amylase, 81% catalase, 71% protease, 61% cellulase, 39% pectinase and 26% xylanase activity. Morphological studies of the isolated fungi showed that some them belongs to the Fusarium, Alternaria and Trichoderma spp.
 
Conclusion
The results obtained in this study showed that endophytic fungi isolated from Euphorbia esula L. and Chenopodium album L, plants are capable of in vitro production of various enzymes. Among them, the presence of important enzymes like cellulase, pectinase and protease in some isolates, emphasis the significance of results. Based on the vast application and magnitudes of these enzymes in different industries, the importance of these fungi and demands for more experiments on enzyme activity arespecified.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Euphorbia esula L
  • Chenopodium album L
  • endophyte
  • enzyme
  • secondary metabolites

مراجع

 
اصغریان شیرین (1389) ﺑﺮرﺳﯽ ﺧﻮاص ﺿﺪ ﺑﺎﮐﺘﺮﯾﺎﯾﯽ و ﺿﺪ ﻗﺎرﭼﯽ اﻧﺪوﻓﯿت‌های ﻣﻮﺟﻮد در ﺳﺎﻗﻪ و ﺑﺮگ 4 ﮔﯿﺎه داروﯾﯽ ﺑﻮﻣﯽ اﺳﺘﺎن ﭼﻬﺎرﻣﺤﺎل و ﺑﺨﺘﯿﺎری. پایانامه دکتری حرفه ای. دانشکده دامپزشکی. دانشگاه شهرکرد.
راشد محصل  محمد حسن، نجفی حسین، اکبر زاده مهری دخت (1380) یبولوژی کنترل علف­های هرز. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
مقیمی بهاره، حمیدی مهرداد، سروری رحیم، جوانی سیامک (1389) جداسازی قارچ‌های تجزیه کننده سلولز و بررسی فعالیت سلولولیتیک آن­ها در بخشی از میکروفلور خاک استان زنجان.‎ فصلنامه علوم زیستی.  2، 26-17.
References
Asgharian SH (2010) Antimicrobial and Antifungal Activities of Isolated Endophytes from 4 medicinal plant stems and leaves from Chaharmahal and Bakhtiari Province. PhD thesis, Shahrekord university. pp 10-14 (in Persian)
Bakri Y, Jawhar M, Arabi MI (2014) Enzymatic activity of the endophytic Fusarium species strains isolated from wheat. Adv Horticul Sci 28, 129-132.
Bayer EA, Lamed R, Himmel ME (2007) The potential of cellulases and cellulosomes for cellulosic waste management. Curr opin Biotechnol 18, 237-245.
Colin VL, Baigori MD, Pera LM (2010) Effect of environmental conditions on extracellular lipases production and fungal morphology from Aspergillus niger MYA 135. J Basic microbiol 50, 52-58.
Devi NN, Prabakaran JJ, Wahab F (2012) Phytochemical analysis and enzyme analysis of endophytic fungi from Centella asiatica. Asian Pac J Trop Biomed 2, 1280-1284.
Domsalla A, Melzig MF (2008) Occurrence and properties of proteases in plant latices. Planta med Lett 74, 699-711.
Fareed S, Jadoon UN, Ullah I et al. (2017) Isolation and biological evaluation of endophytic fungus from Ziziphus nummularia. J Entomol Zool Stud 5, 32-38.
Fouda AH, Hassan SE, Eid AM, Ewais EE (2015) Biotechnological applications of fungal endophytes associated with medicinal plant Asclepias sinaica (Bioss.). Ann of Agric Sci 60, 95-104.
Gams, W, Bissett J (1998) Morphology and identification of Trichoderma. Trichoderma Gliocladium 1, 3-34.
Guha Bakshi DN, Sensarma P, Pal DC (1999) lexicon of medicinal plants in India. Naya Prokash.
Gunawardana M, Hyde ER, Lahmeyer S et al. (2015) Euphorbia plant latex is inhabited by diverse microbial communities. Am J Bot 102, 1966-1977.
Gupta A, Roy I, Patel RK et al. (2005) One-step purification and characterization of an alkaline protease from haloalkaliphilic Bacillus sp. J Chrom 1075, 103-108.
Gupta R, Beg Q, Lorenz P (2002) Bacterial alkaline proteases: molecular approaches and industrial applications. App Microbiol Biotechnol 59, 15-32.
Hankin L, Anagnostakis SL (1975) The use of solid media for detection of enzyme production by fungi. Mycologia 67, 597-607.
Kaboosi H, Tabari N, Samadlouie HR (2014) Optimization of a-amylase production by Bacillus amyloliquefaciens using response surfaces methodology. Biology J Micro 3, 85-97
Kumar A, Jha KP, Kumar R (2015) Antibacterial activity, phytochemical and enzyme analysis of a crude extract of endophytic fungus, Alternaria sp. isolated from an ethnobotanical medicinal plant Tridax procumbens. Int J Pharma Phytochem Res 7, 1111-1115.
Leslie, J. (2006) the Fusarium laboratory manual. Ames IA Blackwell Pub. Fusarium
Madureira AR, Pereira CI, Gomes AM, et al. (2007) Bovine whey proteins–Overview on their main biological properties. Food Res Int 40, 1197-1211.
Miao Z, Wang Y, Yu X et al. (2009) A new endophytic taxane production fungus from Taxus chinensis. Appl Biochem Microbiol 45, 92-96.
Moghimi B, Hamid M, Sarvari R, Jvani S (2010) Separating fungi degradation of cellulose and study cellulolytic activity in part of microflora Zanjan soil. J anim physiol dev 2, 19-26 (in Persian)
Molina G, Pimentel MR, Bertucci TC, Pastore GM (2012) Application of fungal endophytes in biotechnological processes. Chem Eng Trans 27, 289-294.
Moy M, Li HM, Sullivan R et al. (2002) Endophytic fungal β-1, 6-glucanase expression in the infected host grass. Plant Physiol 130, 1298-1308.
Nazemiyeh H, Kazemi EM, Zare K et al. (2010) Free radical scavengers from the aerial parts of Euphorbia petiolata. J Nat Med 64, 187-190.
Patil MG, Pagare J, Patil SN, Sidhu AK (2015) Extracellular enzymatic activities of endophytic fungi isolated from various medicinal plants. Int J Curr Microbiol App Sci 4, 1035-1042.
Promputtha I, Hyde KD, McKenzie EH et al. (2010) Can leaf degrading enzymes provide evidence that endophytic fungi becoming saprobes. Fungal Divers 41, 89-99.
Rao MB, Tanksale AM, Ghatge MS, Deshpande VV (1998) Molecular and biotechnological aspects of microbial proteases. Microbiol Mol Biol Rev 62, 597-635.
Rashed Mohassel MH, Najafi H, Akbarzadeh M.D (2001) weed Biology control, Ferdowsi University of Mashhad Press. (in Persian)
Sawant R, Nagendran S (2014) Protease: an enzyme with multiple industrial applications. World J Pharm Pharmaceut Sci 3, 568-579.
Scannerini S, Fusconi A, Mucciarelli M (2001) The effect of endophytic fungi on host plant morphogenesis. Springer, Dordrecht. InSymbiosis 425-447.
Schuster A, Schmoll M (2010) Biology and biotechnology of Trichoderma. Appl microbiol Biotechnol 87, 787-799.
Semenova MV, Grishutin SG, Gusakov AV (2003) Isolation and properties of pectinases from the fungus Aspergillus japonicus. Biochem (Mosc) 68, 559-569.
Strakowska J, Błaszczyk L, Chełkowski J (2014) The significance of cellulolytic enzymes produced by Trichoderma in the opportunistic lifestyle of this fungus. J Basic Microbiol 54, 2-13.
Tan RX, Zou WX (2001) Endophytes: a rich source of functional metabolites. Nat Prod Rep 18, 448-459.
Thongsandee W, Matsuda Y, Shimizu M et al. (2013) Isolation of endophytic streptomycetes from above and belowground organs of Quercus serrata. J Forest Res 18, 179-189.
Tyler YE, Brady LR, Robbers JE (1988) Pharmacognosy. 9th edition, Philadelphia, Lea and Febiger pp 197.
Viikari L, Tenkanen M, Suurnäkki A (2001) Biotechnology in the pulp and paper industry. Biotechnol 10, 523-546.
Wipusaree N, Sihanonth P, Piapukiew J et al. (2011) Purification and characterization of a xylanase from the endophytic fungus Alternaria alternata isolated from the Thai medicinal plant, Croton oblongifolius Roxb. Afr J Microbiol Res 5, 5697-5712.
Yadav R, Singh AV, Joshi S, Kumar M (2015) Antifungal and enzyme activity of endophytic fungi isolated from Ocimum sanctum and Aloe vera. Afr J Microbiol Res 9, 1783-1788.
Zaferanloo B, Virkar A, Mahon PJ, Palombo EA (2013) Endophytes from an Australian native plant is a promising source of industrially useful enzymes. World J Microbiol Biotechnol, 29, 335-345.
Zhang HW, Ying C, Bai XL et al. (2014) Advancement in endophytic microbes from medicinal plants. Int J Pharm Sci Res May 1, 1589-600.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 12، شماره 3
آبان 1399
صفحه 141-156

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار