Απομόνωση και χαρακτηρισμός ενδοφυτικών μικροοργανισμών από το Teucrium polium

Abstract

Οι μικροοργανισμοί που διαβιούν στο εσωτερικό ασυμπτωματικών φυτών για όλo ή μέρος του βιολογικού τους κύκλου ονομάζονται ενδοφυτικοί. Τα ενδόφυτα μπορούν να προσφέρουν στο φυτό προστασία από αβιοτικά και βιοτικά στρες. Τα αρωματικά/φαρμακευτικά φυτά φαίνεται να είναι ξενιστές ενδοφυτικών μικροοργανισμών με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Στη συγκεκριμένη μελέτη, απομονώθηκαν και χαρακτηρίστηκαν ενδοφυτικοί μικροοργανισμοί από επιφανειακά αποστειρωμένα φύλλα και ρίζα ασυμπτωματικού φυτού Teucrium polium. Τα βακτήρια που χαρακτηρίστηκαν ανήκουν στα γένη Bacillus, Pseudomonas και Erwinia με ποσοστά ομοιότητας 95-99%. Εξετάστηκε η ικανότητα τους για in vitro βιολογικό έλεγχο των φυτοπαθογόνων μυκήτων Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum fsp raphani και Botrytis cinerea. Επέδειξαν ανταγωνισμό μέσω επαφής, εισόδου στην περιοχή του μύκητα και σχηματισμού ζώνης παρεμπόδισης. Ο εκάστοτε μύκητας επιδρούσε στον τύπο αλληλεπίδρασης σε κάποιες περιπτώσεις. Επίσης, διερευνήθηκε η ικανότητα ομαδικής κίνησης που βοηθά στην αποίκιση του φυτού καθώς και παραγωγής σιδηροφόρων και διαλυτοποίησης ιζηματοποιημένου φωσφόρου, ιδιότητες προαγωγής ανάπτυξης του φυτού. Απομονώσεις του γένους Bacillus διέθεταν καλύτερη ανταγωνιστικότητα έναντι των τριών φυτοπαθογόνων αλλά και κινητικότητα, ενώ βακτήρια του γένους Pseudomonas ήταν καλύτερα στην παραγωγή σιδηροφόρων και διαλυτοποίηση του φωσφόρου. Οι μύκητες κατηγοριοποιήθηκαν, αρχικά, σε μορφότυπους με βάση φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και επιλέχθηκε ένας αντιπρόσωπος από τον καθένα. Τα γένη τους προσδιορίστηκαν ως Alternaria, Phoma ή Didymella, Fusarium, Epicoccum, Boeremia και Chaetomium με ποσοστά ομοιότητας 92-100%. Στη συνέχεια, εξετάστηκε η in vitro ικανότητα βιολογικού ελέγχου έναντι των φυτοπαθογόνων μυκήτων, όπου επέδειξαν ανταγωνισμό μέσω επαφής, ζώνης παρεμπόδισης και ανάπτυξης πάνω στο φυτοπαθογόνο. Κάποιες απομονώσεις ανταγωνίζονταν και τα τρία φυτοπαθογόνα. Ακόμη, πραγματοποιήθηκε διερεύνηση των σχέσεων μυκήτων του ίδιου ιστού και κατηγοριοποιήθηκαν σε τύπους αλληλεπίδρασης. Διαφάνηκε πως κανένας μύκητας δεν είναι κυρίαρχος επί όλων των υπολοίπων.

Microorganisms that reside within asymptomatic plant tissues all or part of their life cycles are termed as endophytes. They can confer protection from abiotic and biotic stresses. Medicinal plants are thought to harbor endophytes with special properties. In this study, endophytes were isolated from surface sterilized leaves and root of the medicinal plant Teucrium polium and were further characterized. The bacteria that were chosen belonged to the genera Bacillus, Pseudomonas and Erwinia with identity of 95-99%. Their in vitro biological control ability was studied against the fungal phytopathogens Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum fsp raphani και Botrytis cinerea. They showed antagonism through contact, entry in the mycelium territory and formation of inhibition zone. In some cases, the type of the interaction depended on the fungus. The traits investigated were swarming motility that helps the colonization of the plant, the production of siderophores and the solubilization of phosphorous, plant growth promotion traits. Isolations of the genus Bacillus were better antagonists and swarmers, while isolation of the genus Pseudomonas were better at producing siderophores and solubilizing phosphorous. The fungi were categorized in morphotypes based on phenotypic characteristics and a repsesentative of each was chosen for further characterization. The generea Alternaria, Phoma or Didymella, Fusarium, Epicoccum, Boeremia και Chaetomium were found with 92-100% similarity. They showed antagonism against the three pathogens through contact, inhibition zone and overgrowth. Some fungi were able to antagonize all three phytopathogens. The relationship of the endophytic fungi isolated from the same tissue was investigated and was categorized in types of interaction. It was shown that neither fungus was dominant over all the others.