مطالعه‌ی مورفولوژیکی و فیلوژنتیکی قارچ‌های میکوریز آربوسکولار همزیست با ریشه‌ی برخی گیاهان دارویی استان کرمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

2 گروه‌ گیاهپزشکی،دانشکده کشاورزی،دانشگاه لرستان،خرم‌آباد،ایران

3 دانشکده کشاورزی،دانشگاه ولی‌عصر،رفسنجان،ایران

4 گروه گیاهپزشکی،دانشکده کشاورزی،دانشگاه لرستان،خرم‌آباد،ایران

چکیده

هدف: گیاهانی که ریشه‌ی آن‌ها با قارچ های میکوریز آربوسکولار رابطه‌ی همزیستی دارند، نسبت به گیاهان غیرمیکوریزی، توانایی بالاتری دربرابر تنش­های مختلف زنده و غیرزنده‌­ی محیطی همچون خشکی، شوری و آفات و بیماریهای گیاهی دارند. هدف از این مطالعه، بررسی گونه­های مختلف AMF در استان کرمان است. شناسایی این میکروارگانیسم­ها مبنایی برای مطالعات بیشتر در مورد استفاده از این میکروارگانیسم­ها در جوانه­زنی ، رشد و تکثیر گیاهان دارویی است. 
مواد و روش‌ها: به‌منظور شناسایی مولکولی و مورفولوژیکی قارچهای میکوریز آربوسکولار، نمونه­برداری از منطقه‌ی ریزوسفر گیاهان دارویی در برخی مناطق استان کرمان انجامشد. اسپورهای قارچ میکوریز آربوسکولار از خاکهای نمونه‌برداری شده با استفاده از روش الک مرطوب جداسازی شدند.  گروه‌بندی بر اساس اسلاید میکروسکوپی و ویژگیهایمورفولوژیکی مانند رنگ اسپور، شکل، تزئینات سطح، اندازه و ساختار دیواره آنها و خصوصیات اسپور ها در آب انجام شد. استخراج DNA از تک اسپور انجام شد. بخشی از DNAریبوزومی با روش PCR آشیانه‌ای، با استفاده از آغازگرهای SSUmaf و LSUmAr در مرحله اول و SSUmCf و LSUmBr در مرحله دوم تکثیر گردید و محصول PCRپس از الکتروفورز افقی ژل آگاروز و مشاهده‌ی باند مربوطه برای توالی یابی ارسال شد. سپس نتایج توالی‌یابی با استفاده از نرم‌افزارهای BLAST، Gene Runner و Clustal Omega مورد بررسی قرار گرفت و  با استفاده از نرم‌افزار MEGA 7، درخت فیلوژنی رسم شد.
یافته‌ها: براساس بررسی‌های مورفولوژیکی و مولکولی، گونه‌های Viscospora viscosa،Septoglomus deserticola ، Funneliformis caledonius،Funneliformis mosseae و Diversispora spurca شناسایی گردید. در انتها، وجود و چگونگی قرابت گونه های شناسایی شده در درخت فیلوژنی مورد بررسی قرار گرفت.
نتیجه‌گیری: ازآن‌جا که ویژگی­های مورفولوژیکی مورد استفاده در شناسایی و رده‌بندی قارچ­های میکوریز محدود می‌باشند، می‌توان برای رده‌بندی مطمئن‌تر از روش‌های مولکولی استفاده کرد و از این طریق تمایز گونه‌های مشابه از نظر مورفولوژیکی و یا تشابه نمونه‌های متفاوت از نظر ظاهری را تشخیص داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Isolation and study of morphology and phylogeny of arbuscular mycorrhizal fungi coexisting with the roots of some medicinal plants in Kerman province

نویسندگان [English]

  • Eidi Bazgir 1
  • Narges Hatami 2
  • Ebrahim Sedaghati 3
  • Mostafa Darvishnia 4
1 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad, Iran.
2 Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad , Iran
3 Department of Plant Protection. Faculty of Agriculture, Vali-e-Asr University , Rafsanjan, Iran
4 Department of Plant Protection. Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad , Iran
چکیده [English]

Objective
Plants that have a symbiotic relationship with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) compared with non-mycorrhizal plants have a higher ability to resist against various biotic and abiotic environmental stresses such as drought, salinity, pests, and plant diseases. This study aim is studying different species of AMFs in Kerman province. The identification of these microorganisms is to provide the basis for further studies on the use of these microorganisms in germination, growth, and proliferation of medicinal plants.
Methods
To molecular and morphological identification of arbuscular mycorrhizal fungi, sampling was done from the rhizosphere of medicinal plants in some areas of Kerman province. Arbuscular mycorrhizal fungi spores were isolated from the sampled soils by the wet sieve method. The grouping was done based on spore microscopic slides and morphological characteristics such as spore color, shape, surface ornamentation, size, wall structure and spore characteristics in water. DNA was extracted from single spores. A Part of ribosomal DNA was amplified by nested PCR using SSUmaf and LSUmAr primers in the first step, SSUmCf, and LSUmBr in the second step. After horizontal agarose gel electrophoresis and see the related band the PCR product was sent for sequencing. Then sequencing results were analyzed using BLAST, Gene Runner and Clustal Omega Softwares, and the phylogenetic tree was plotted using MEGA 7 software.
Results
According to morphological and molecular studies, Viscospora viscosaSeptoglomus deserticolaFunneliformis caledoniumFunneliformis mosseae, and Diversispora spurca were identified. Finally, the existence and manner of species identity were investigated in the phylogeny tree.
Conclusion
Since the morphological features used in the identification and classification of mycorrhizal fungi are limited, molecular methods can be used for safer classification, and in this way, Recognize differences of Similar species morphologically and similarity of different species in appearance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Classification
  • Nested PCR
  • Primer
  • Ribosomal DNA
  • Symbiosis
احیایی احمد رضا؛ رضوانی مقدم پرویز؛ امیری ده احمدی سید رضا (1388) بررسی تاثیر تنش خشکی بر برخی شاخص های مورفولوژیکی سه گیاه دارویی خارمریم ، همیشه بهار و سیاهدانه در شرایط گلخانه. اولین همایش ملی تنش های محیطی در علوم کشاورزی
امیدبیگی رضا (1384) تولید و فرآوری گیاهان دارویی. ویرایش دوم. انتشارات آستان قدس رضوی. 438.
ثابت جهرمی مهدی؛ صالحی جوزانی غلامرضا؛ حسینی ملیحه؛ خیام نکویی سید مجتبی؛ اکبری والا سپیده (1391) جداسازی و شناسایی قارچ‌های میکوریز آربسکولار بومی در خاک‌های مناطق خشک زراعی ایران با استفاده از روش PCR آشیانه‌ای. زیست فناوری تربیت مدرس 3. 1-13.
زنگنه سیما؛ شیروانی علی بخش؛ علیان یعقوب؛ نجفی‌نیا موسی؛ کرم‌پور فرزاد؛ قلعه‌دزدانی حجت الله (1384) معرفی گونه‌های جدیدی از قارچ‌های آربسکولار-میکوریزا از ریزوسفر مرکبات ایران. رستنی‌ها جلد 6، 77-8.
صالحی‎‌جوزانی غلامرضا؛ اکبری‌والا سپیده؛ ثابت‌جهرمی مهدی؛ مرسلی حسن (1390) جداسازی و شناسایی قارچ‌های میکوریز آربوسکولار غالب در ریزوسفر گندم، جو و علف‌های هرز برخی مناطق زراعی شور ایران. مجله علمی-پژوهشی زیست‌فناوری گیاهان زراعی. جلد 1، 75-61.
صدروی مهدی (1381) معرفی پنج گونه گلوموس از قارچ‌های میکوریز آربوسکولار ایران. علوم کشاورزی و منابع طبیعی ایران. جلد 9. 30-15.
صدروی مهدی؛ (1385) قارچ‌های میکوریز آربوسکولار مزارع گندم در استان گلستان. مجله رستنی‌ها. جلد 7، 140-129.
فدایی الهام؛ پرویزی یحیی؛ گردکانه محمد؛ خان احمدی معصومه (1397) تأثیر القای سویه های قارچ میکوریزا Glomus intraradiceae Glomus mosseae و فسفر بررشد و ترکیبات فیتوشیمیایی بادرشبو(Dracocephalum moldavica L.) تحت شرایط تنش خشکی. فصلنامه گیاهان دارویی 17، 117-130.
 
 

References

Akiyama K, Hayashi H (2002) Arbuscular mycorrhizal fungus-promoted accumulation of two new triterpenoids in cucumber roots. Biosci Biotech Bioch 66, 762-769.
Augé RM (2001) Water relations, drought and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbiosis. Mycorrhiza 11, 3-42.
Blaszkowski J (1989) Polish Endogonaceae 1. Acaulospora bireticulata, Entrophospora infrequens, Glomus caledonium, and Scutellospora pellucida. Karstenia 29, 1-10.
Błaszkowski J (1993) Comparative studies of the occurrence of arbuscular fungi and mycorrhizae (Glomales) in cultivated and uncultivated soils of Poland. Acta Mycol 28, 93.
Börstler B, Renker C, Kahmen A et al. (2006) Species composition of arbuscular mycorrhizal fungi in two mountain meadows with differing management types and levels of plant biodiversity. Biol Fert Soil 42, 286-298.
Copetta A, Lingua G, Berta G (2006) Effects of three AM fungi on growth, distribution of glandular hairs, and essential oil production in Ocimum basilicum L. var. Genovese. Mycorrhiza 16, 485-494.
Ehyaei A, Rezvanimoghadam P, Amiridehahmadi S (2009) Investigation of the effect of drought stress on some morphological indices of three medicinal plants of thistle, evergreen and black seed in greenhouse conditions. First National Conference on Environmental Stress in Agricultural Sciences.
Fadaei E, Parvizi Y, Gordekaneh M et al. (2018) Effect of induction of Mycorrhiza fungi strains Glomus intraradiceae Glomus mosseae and phosphorus and phytochemicals on Dracocephalum moldavica L. under drought stress. J Medicin Plant 17, 117-130.
Frank A (1885) Über die auf Würzelsymbiose beruhende Ehrnährung gewisser Bäum durch unterirdische Pilze Berichte der Deutschen. Ber Dtsch Bot Ges 3 3, 128–145.
Gerdemann J, Nicolson TH (1963) Spores of mycorrhizal Endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. British Mycological Society 46, 235-244.
Gupta M, Prasad A, Ram M et al. (2002) Effect of the vesicular–arbuscular mycorrhizal (VAM) fungus Glomus fasciculatum on the essential oil yield related characters and nutrient acquisition in the crops of different cultivars of menthol mint (Mentha arvensis) under field conditionsBioresour. Technol. 81, 77-79.
Hall I (1984) Taxonomy of VA mycorrhizal fungi. VA Mycorrhiza, 57-94.
Helgason T, Watson IJ, Young JPW (2003) Phylogeny of the Glomerales and Diversisporales (Fungi: Glomeromycota) from actin and elongation factor 1-alpha sequences. FEMS Microbiol Lett 229, 127-132
Johnson C, Menge J, Schwab S et al. (1982) Interaction of photoperiod and vesicular‐arbuscular mycorrhizae on growth and metabolism of sweet orange. New Phytol 90, 665-669.
Kamienski F (1881) Die Vegetation sorgane der Monotropa hypopitys L. Bot Zeitschr 39, 225-234.
Krüger M, Krüger C, Walker C et al. (2012) Phylogenetic reference data for systematics and phylotaxonomy of arbuscular mycorrhizal fungi from phylum to species level. New Phytol 193, 970-984.
Krüger M, Stockinger H, Krüger C et al. (2009) DNA‐based species level detection of Glomeromycota: one PCR primer set for all arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytol 183, 212-223.
Menge J, Steirle D, Bagyaraj D et al. (1978) Phosphorus concentrations in plants responsible for inhibition of mycorrhizal infection. New Phytol 80, 575-578.
Miyasaka SC, Habte M, Friday J et al. (2003) Manual on arbuscular mycorrhizal fungus production and inoculation techniques.SCM-5 21, 1-4
Oehl F, Silva GAd, Goto BT et al. (2011) Glomeromycota: three new genera and glomoid species reorganized. Mycotaxon 116, 75-120.
Omidbeigi R (2005) Production and Processing of Medicinal Plants. Astan Ghods Razavi.
Öpik M, Moora M, Liira J et al. (2003) Divergent arbuscular mycorrhizal fungal communities colonize roots of Pulsatilla spp. in boreal Scots pine forest and grassland soils. New Phytol 160, 581-593.
Redecker D, Schüßler A, Stockinger H et al. (2013) An evidence-based consensus for the classification of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota). Mycorrhiza 23, 515-531.
Sabetjahromi M, Slehijozani G, Hoseini M et al. (2012) Isolation and characterization of native arbuscular mycorrhizal fungi in soils of arid regions of Iran using nested PCR method. Trbiat Modares Biotechol 3, 1-13.
Sadhana B (2014) Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) as a Biofertilizer-a Review. Int J Curr Microbiol App Sci 3, 384-400.
Sadravi M (2002) Symbiotic fungi of soybean root, sunflower and sesame in Golestan province. The first national conference and festival of oilseeds.
Sadravi M (2006) Arbuscular mycorrhizal fungi in wheat fields in Golestan province. Vegetable 7, 129-140.
Sadravi M, Seifi A (2002) Symbiotic fungi of olive root in Golestan province, Province SCoRPoG (ed).
Saitou N, Nei M (1987) The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol 4, 406-425.
Salehi-jozani G, Akbari-vala S, Sabet-Jahromi M et al. (2011) Isolation and identification of dominant arbuscular mycorrhizal fungi in wheat, barley and weed rhizosphere of some saline crop areas of Iran. Crop Biotechnol 1, 61-75.
Sanders IR, Alt M, Groppe K et al. (1995) Identification of ribosomal DNA polymorphisms among and within spores of the Glomales: application to studies on the genetic diversity of arbuscular mycorrhizal fungal communities. New Phytol 130, 419-427.
Schenck N, Schroder V (1974) Temperature response of Endogone mycorrhiza on soybean roots. Mycologia 66, 600-605.
Schenck NC, Perez Y (1990) Manual for the identification of VA mycorrhizal fungi. Synergistic Publications Gainesville.
SCHÜßLER A, Schwarzott D, Walker C (2001) A new fungal phylum, the Glomeromycota: phylogeny and evolution. Mycol Res 105, 1413-1421.
Schüßler A, Walker C (2010) The Glomeromycota: a species list with new families and new genera. The Royal Botanic Garden Kew, Botanische Staatssammlung Munich, and Oregon State University 19.
Sedaghati E, Hosseini A, Khodayegan P et al. (2005) Report of some species of arbuscular Mycorrhiza fungi from Pistachio orchards Rafsanjan, Iran. In: Proceedings of the International Symposium on Pistachio and Almond ISHS Tehran Iran.
Smith SE, Read DJ (2010) Mycorrhizal symbiosis. Academic Press.
Stürmer SL, Morton JB (1997) Developmental patterns defining morphological characters in spores of four species in Glomus. Mycologia 89, 72-81.
Sylvia D, Will M (1988) Establishment of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi and other microorganisms on a beach replenishment site in Florida. Appl Environ Microbiol 54, 348-352.
Sylvia DM (1992) 3 Quantification of External Hyphae of Vesicular-arbuscular Mycorrhizal Fungi. Meths Microbiol 53-65.
Toussaint J-P, Smith F, Smith S (2007) Arbuscular mycorrhizal fungi can induce the production of phytochemicals in sweet basil irrespective of phosphorus nutrition. Mycorrhiza 17, 291-297.
Uniyal RC, Uniyal MR, Jain P (2000) Cultivation of medicinal plants in India: a reference book. TRAFFIC-India.
Vierheilig H, Gagnon H, Strack D et al. (2000a) Accumulation of cyclohexenone derivatives in barley, wheat and maize roots in response to inoculation with different arbuscular mycorrhizal fungi. Mycorrhiza 9, 291-293.
Vierheilig H, Maier W, Wyss U et al. (2000b) Cyclohexenone derivative-and phosphate-levels in split-root systems and their role in the systemic suppression of mycorrhization in precolonized barley plants. J Plant Physiol 157, 593-599.
Vierheilig H, Schweiger P, Brundrett M (2005) An overview of methods for the detection and observation of arbuscular mycorrhizal fungi in roots. Physiol Plantarum 125, 393-404.
Walker C (1982) Species in the Endogonaceae: a new species (Glomus occultum) and a new combination (Glomus geosporum). Mycotaxon 15, 49-61.
Wöstemeyer J, Burmester A (1986) Structural organization of the genome of the zygomycete Absidia glauca: evidence for high repetitive DNA content. Curr. Genet 10, 903-907.
Zak J, Danielson R, Parkinson D (1982) Mycorrhizal fungal spore numbers and species occurrence in two amended mine spoils in Alberta, Canada. Mycologia 74, 785-792.
Zangeneh S, Shirvani A, Alian Y et al. (2005) Introducing new species of arbuscular-mycorrhizal fungi from the Iranian citrus rhizosphere. Vegetable 6, 8-77.
Zolfaghari M, Nazeri V, Sefidkon F et al. (2013) Effect of arbuscular mycorrhizal fungi on plant growth and essential oil content and composition of Ocimum basilicum L.