معرفی برخی قارچ‌های اندوفیت برنج در استان مازندران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.

2 استادیار بخش تحقیقات رستنی‌ها، مؤسسه تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

3 استادیار موسسه تحقیقات برنج کشور، معاونت مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران.

4 دانشیار بخش تحقیقات کنترل بیولوژیک، مؤسسه تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

چکیده

مقدمه: اندوفیت‌ها میکروارگانیسم‌هایی هستند که در داخل بافت‌های مختلف گیاهی ساکن بوده و معمولاً آسیبی به میزبان خود وارد نمی‌کنند. بخش عمده‌ای از اندوفیت‌ها را قارچ‌ها تشکیل می‌دهند. قارچ‌های اندوفیت از گروه‌‌های مختلف تاکسونومیکی گزارش شده‌اند، اما عمده آن‌ها متعلق به شاخه آسکومایکوتا می‌باشند. برنج (Oryza sativa L.) یک گیاه زراعی با ارزش و منبع اصلی کالری برای جمعیت زیادی از مردم جهان محسوب می‌شود و امنیت غذایی را برای جمعیت در حال رشد جهان تأمین می‌کند. گیاه برنج میزبان بسیاری از قارچ‌های اندوفیت است که برخی از آن‌ها باعث بهبود جذب عناصر غذایی، افزایش رشد و عملکرد گیاه و مقاومت و سازگاری آن در برابر تنش‌های محیطی می‌شوند. تعدادی از قارچ‌های اندوفیت برنج نیز دارای خواص آنتاگونیستی علیه قارچ‌های بیمارگر می‌باشند. پژوهش حاضر با هدف شناسایی قارچ‌های اندوفیت بذر برنج در استان‌ مازندران انجام شد.
مواد و روش‌ها: طی مطالعه قارچ‌های اندوفیت جداسازی شده از بذرهای برنج در استان مازندران، تعداد شش جدایه قارچی نماینده از گروه‌های مشخص شده بر اساس بررسی اولیه ویژگی‌های ریخت‌شناختی، انتخاب شدند که مورد مطالعات ریخت‌شناختی تکمیلی و شناسایی مولکولی قرار گرفتند. جهت شناسایی مولکولی جدایه­ها، پس از استخراج DNA، بخش‌هایی از نواحی ITS و LSU rDNA  (بسته به جنس قارچی مورد بررسی) تکثیر و توالی‌یابی شدند. توالی‌های به­دست آمده با استفاده از نرم‌افزار Bioedit v. 7.0.9.0 ویرایش شدند. توالی‌ها به بانک ژن جهانی (NCBI) معرفی و با کمک الگوریتم BLASTn برای شناسایی هیت‎های بلاست و توالی­های شناخته شده مرتبط جستجو شدند. سپس گروه خارجی مناسب انتخاب و بعد از هم‌ردیف کردن توالی‌های به­دست آمده، درخت‌های فیلوژنتیکی با استفاده از الگوریتم درست‌نمایی بیشینه و هزار بار نمونه‌گیری کاذب در آزمون بوتسترپ به کمک نرم‌افزار MEGA 11  ترسیم شدند.
یافته‌ها: جدایه‌های قارچی مورد بررسی در این پژوهش بر اساس ویژگی‌های ریخت‌شناختی و داده‌های مولکولی به‌عنوان گونه­های Bipolaris chiangraiensis،
Botrytis cinerea، Epicoccum nigrum و Neosetophoma poaceicola شناسایی شدند. گونه Bipolaris chiangraiensis برای نخستین بار از ایران گزارش می­شود.
نتیجه‌گیری: اندوفیت‌های قارچی جداسازی شده از گیاهان توان بالایی جهت تولید طیف گسترده‌ای از متابولیت‌های ثانویه با فعالیت ضد میکروبی و بیولوژیکی دارند. بنابراین قارچ‌های گزارش شده در این پژوهش می‌توانند منبعی برای ترکیبات جدید مورد استفاده در بخش کشاورزی، پزشکی و صنعت باشند و از این قارچ‌ها می‌توان در جهت کاهش تنش‌های زنده و غیر زنده گیاهی و در نتیجه آن کاهش استفاده از آفتکش‌های شیمیایی و حفظ محیط زیست و تنوع زیستی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Introduction of Some Endophytic Fungi of Rice in Mazandaran province

نویسندگان [English]

  • Khadijeh Abbasi 1
  • Bita Asgari 2
  • Vahid Khosravi 3
  • Shahram Naeimi 4
1 Assistant professor of Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran.
2 Assistant professor of Department of Botany, Iranian Research Institute of Plant Protection, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Assistant professor of Rice Research Institute, Mazandaran Branch, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Amol, Iran.
4 Associate professor of Department of Biological Control Research, Iranian Research Institute of Plant Protection, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
چکیده [English]

Introduction: Endophytes are microorganisms that reside within various plant tissues without causing apparent symptoms of infection. A significant portion of these endophytes are fungi. Endophytic fungi have been reported across various taxonomic groups, but Ascomycota represents the major group. Rice (Oryza sativa L.) is a valuable crop and a primary source of calories for a large portion of the global population, contributing significantly to food security. This plant hosts a variety of endophytic fungi, some of which enhance nutrient uptake, promote plant growth and yield, and improve tolerance and resistance to environmental stresses. Certain rice endophytes also exhibit antagonistic properties against pathogenic fungi. The present study aimed to identify endophytic fungi from rice seeds in Mazandaran province.
Materials and methods: Among the resolved morphological groups, six representative isolates were selected and subjected to detailed morphological examination and molecular phylogeny. For molecular identification, genomic DNA was extracted, and regions of the ITS and LSU rDNA (depending on the genus) were amplified and sequenced. The obtained sequences were edited using BioEdit v. 7.0.9.0. Sequence homology was assessed using the BLASTn algorithm to identify related known sequences at the NCBI GenBank. An appropriate outgroup was selected, and sequences were aligned. Phylogenetic trees were constructed using the Maximum Likelihood method with 1000 bootstrap replicates, employing MEGA 11.
Results: Based on the morphological and molecular analyses, four species including Bipolaris chiangraiensi, Botrytis cinerea, Epicoccum nigrum and Neosetophoma poaceicola were identified. This is the first report of Bipolaris chiangraiensis in Iran.
Conclusion: Endophytic fungi exhibit strong potential for the production of a wide range of secondary metabolites with antimicrobial and biological activities. Therefore, the fungal species identified in this study could serve as valuable sources of novel bioactive compounds for use in agriculture, industry, and medicine. These endophytes may also contribute to mitigating biotic and abiotic stresses in plants, thereby reducing the need for chemical pesticides and lowering the costs associated with managing rice pathogens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Taxonomy
  • Phylogeny
  • Paddy fields
  • Symbiotic fungi

مراجع

Absalan, S., Armand, A., Jayawardena, R.S., McKenzie, E.H., Hyde, K.D., & Lumyong, S. 2024. Diversity of pleosporalean fungi isolated from rice (Oryza sativa L.) in Northern Thailand and descriptions of five new species. Journal of Fungi, 10(11), p.763. http://dx.doi.org/10.3390/jof10110763
Aghaei Dargiri, S., Samsampour, D., Askari Seyahooei, M., & Bagheri, A. 2022. Identification of population structure of two fungal endophytes Fusarium sp. and Thielavia sp. and their spatial-temporal abundance in different tissues of six species of halophyte plants. Journal of Microbial Biology, 11(43), pp.1-11. http://dx.doi.org/10.22108/bjm.2021.129745.1405
Anonymous. 1403. Agricultural statistics for the year 1401-1402, Crops, Statistics Center, Information and Communication Technology, Ministry of Agricultural Jihad, 126 p.
Andargie, M., Congyi, Z., Yun, Y., & Li, J. 2017. Identification and evaluation of potential bio-control fungal endophytes against Ustilagonoidea virens on rice plants. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 33(6), p.120. http://dx.doi.org/10.1007/s11274-017-2273-y
Atugala, D.M., & Deshappriya, N. 2015. Effect of endophytic fungi on plant growth and blast disease incidence of two traditional rice varieties. Journal of the National Science Foundation of Sri Lanka, 43(2). http://dx.doi.org/10.4038/jnsfsr.v43i2.7945
Cao, Q., Wu, J., Ma, T., Mao, C., & Zhang, C. 2025. Characterization of Fusarium diversity and head microbiota associated with rice spikelet rot disease. Plants, 14(10), p.1531. http://dx.doi.org/10.3390/plants14101531
Domsch, K.H, Gams, W., & Anderson, T. H. 2007. Compendium of soil fungi. 2nd ed. München: IHW Verlag. 672 p. http://dx.doi.org/10.1111/J.1365-2389.2008.01052.X
Florea, S., Schardl, C.L., & Hollin, W. 2015. Detection and isolation of Epichloë species, fungal endophytes of grasses. Current protocols in microbiology, 38(1), pp.19A-1. http://dx.doi.org/10.1002/9780471729259.mc19a01s38
Fisher, P.J., & Petrini, O. 1992. Fungal saprobes and pathogens as endophytes of rice (Oryza sativa L.). New Phytologist, 120(1), pp.137-143. http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.1992.tb01066.x
Gams, W., Hoekstra, E.S., & Aptroot, A. 1998. CBS course of mycology. CBS, Baarn.
Hall, T.A. 1999. January. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. In Nucleic Acids Symposium Series, 41, pp. 95-98. http://dx.doi.org/ 10.14601/Phytopathol_Mediterr-14998u1.29
Jogawat, A., Saha, S., Bakshi, M., Dayaman, V., Kumar, M., Dua, M., Varma, A., Oelmüller, R., Tuteja, N., & Johri, A.K. 2013. Piriformospora indica rescues growth diminution of rice seedlings during high salt stress. Plant Signaling and Behavior, 8(10), p.e26891. http://dx.doi.org/ 10.4161/psb.26891
Khot, P.D., Ko, D.L., & Fredricks, D.N. 2009. Sequencing and analysis of fungal rRNA operons for development of broad-range fungal PCR assays. Applied and Environmental Microbiology, 75(6), pp.1559-1565. http://dx.doi.org/ 10.1128/AEM.02383-08
Kaewchai, S. 2009. Mycofungicides and fungal biofertilizers. Fungal Diveirsity, 38, pp. 25-50.
Leewijit, T., Pongnak, W., Soytong, K., & Poeaim, S. 2016. Isolation of soil and endophytic fungi from rice (Oryza sativa L.). International Journal of Agricultural Technology, 12(7.2), pp.2191-2202.
Leslie, J.F., & Summerell, B.A. 2008. The Fusarium laboratory manual. John Wiley & Sons. 388 pp. http://dx.doi.org/10.1002/9780470278376
Li, S., Yan, Q., Wang, J., & Peng, Q. 2022. Endophytic fungal and bacterial microbiota shift in rice and barnyardgrass grown under co-culture condition. Plants, 11(12), p.1592. http://dx.doi.org/10.3390/plants11121592
Link, J.H.F. 1816. Observationes in ordines plantarum naturales. Dissert. secunda, sistens nuperas de Mucedinum et Gastromycorum ordinibus observationes. Magazin für die Neuesten Entdeckungen in der Gesammten Naturkunde, Gesellschaft Naturforschender Freunde zu Berlin, 7:25-45. https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=hvd.32044106317985&view=1up&seq=41
Naik, B.S., Shashikala, J., & Krishnamurthy, Y.L. 2009. Study on the diversity of endophytic communities from rice (Oryza sativa L.) and their antagonistic activities in vitro. Microbiological Research, 164(3), pp.290-296. http://dx.doi.org/10.1016/j.micres.2006.12.003
Newcombe, G., Shipunov, A., Eigenbrode, S.D., Raghavendra, A.K., Ding, H., Anderson, C.L., Menjivar, R., Crawford, M., & Schwarzländer, M. 2009. Endophytes influence protection and growth of an invasive plant. Communicative & integrative biology, 2(1), pp.29-31. http://dx.doi.org/10.4161/cib.2.1.7393
Persoon, CH. 1794. Dispositio methodica fungorum. Neues Magazin für die Botanik in ihrem ganzen Umfange, 1:81-128. https://www.digitale-sammlungen.de/de/view/bsb10302973?page=93
Pili, N.N., França, S.C., Kyndt, T., Makumba, B.A., Skilton, R., Höfte, M., Mibey, R.K., & Gheysen, G. 2016. Analysis of fungal endophytes associated with rice roots from irrigated and upland ecosystems in Kenya. Plant and Soil, 405(1), pp.371-380. http://dx.doi.org/10.1007/s11104-015-2590-6
Raeder, U., & Broda, P. 1985. Rapid preparation of DNA from filamentous fungi. Letters in Applied Microbiology, 1(1), pp.17-20. http://dx.doi.org/10.1111/j.1472-765X.1985.tb01479.x
Ramos-Garza, J., Rodríguez-Tovar, A.V., Flores-Cotera, L.B., Rivera-Orduña, F.N., Vásquez-Murrieta, M.S., Ponce-Mendoza, A., & Wang, E.T. 2016. Diversity of fungal endophytes from the medicinal plant Dendropanax arboreus in a protected area of Mexico. Annals of Microbiology, 66(3), pp.991-1002. http://dx.doi.org/10.1007/s13213-015-1184-0
Rashmi, M., Kushveer, J.S., & Sarma, V.V. 2019. A worldwide list of endophytic fungi with notes on ecology and diversity. Mycosphere, 10(1), pp.798-1079. http://dx.doi.org/10.5943/mycosphere/10/1/19
Rehner, S.A., & Samuels, G.J. 1995. Molecular systematics of the Hypocreales: a teleomorph gene phylogeny and the status of their anamorphs. Canadian Journal of Botany, 73(S1), pp.816-823. http://dx.doi.org/10.1139/b95-327
Roy, S., Mili, C., Talukdar, R., Wary, S., & Tayung, K. 2021. Seed borne endophytic fungi associated with some indigenous rice varieties of North East India and their growth promotion and antifungal potential. Indian Journal of Agricultural Research, (5), pp.603-608. http://dx.doi.org/10.18805/IJARe.A-5581
Santos, S.G.D., Silva, P.R.A.D., Garcia, A.C., Zilli, J.É., & Berbara, R.L.L. 2017. Dark septate endophyte decreases stress on rice plants. Brazilian Journal Of Microbiology, 48(2), pp.333-341. http://dx.doi.org/10.1016/j.bjm.2016.09.018
Shipunov, A., Newcombe, G., Raghavendra, A.K., & Anderson, C.L. 2008. Hidden diversity of endophytic fungi in an invasive plant. American Journal of Botany, 95(9), pp.1096-1108. http://dx.doi.org/10.3732/ajb.0800024
Shukla, N., Awasthi, R.Á., Rawat, L., & Kumar, J. 2012. Biochemical and physiological responses of rice (Oryza sativa L.) as influenced by Trichoderma harzianum under drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 54, pp.78-88. http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.02.001
Shuyan, L., Qiling, Y., Jieyu, W., Huidan, J., Zuren, L., & Qiong, P. 2023. Root endophyte shift and key genera discovery in rice under Barnyardgrass stress. Rice Science, 30(2), pp.160-170. http://dx.doi.org/10.1016/j.rsci.2023.01.008
Singleton, I., Wainwright, M., & Edyvean, R.G.J. 1990. Some factors influencing the adsorption of particulates by fungal mycelium. Biorecovery, 1(4): 271-289.
Sornakili, A., Thankappan, S., Sridharan, A.P., Nithya, P., & Uthandi, S. 2020. Antagonistic fungal endophytes and their metabolite-mediated interactions against phytopathogens in rice. Physiological and Molecular Plant Pathology, 112, p.101525. http://dx.doi.org/10.1016/j.pmpp.2020.101525
Stone, J.K., Polishook, J.D., & White, J.F. 2004. Endophytic fungi. Biodiversity of fungi: inventory and monitoring methods, 241, p.270. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.2497.0726
Sucipto, I., Munif, A., Suryadi, Y., & Tondok, E.T. 2015. Eksplorasi cendawan endofit asal padi sawah sebagai agens pengendali penyakit blas pada padi sawah. Journal Fitopatologi Indonesia, 11(6), pp.211-211. http://dx.doi.org/10.14692/jfi.11.6.211
Tamura, K., Stecher, G., & Kumar, S. 2021. MEGA11: molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular biology and evolution, 38(7), pp.3022-3027. http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msab120
Thambugala, K.M.; Wanasinghe, D.N.; Phillips, A.J.L.; Camporesi, E.; Bulgakov, T.S.; Phukhamsakda, C.; Ariyawansa, H.A.; Goonasekara, I.D.; Phookamsak, R.; Dissanayake, A.; Tennakoon, D.S.; Tibpromma, S.; Chen, Y.Y.; Liu, Z.Y.; & Hyde, KD. 2017. Mycosphere notes 1-50: Grass (Poaceae) inhabiting Dothideomycetes. Mycosphere 8(4), pp.697-796. http://dx.doi.org/10.5943/mycosphere/8/4/13
Tian, X.L., Cao, L.X., Tan, H.M., Zeng, Q.G., Jia, Y.Y., Han, W.Q., & Zhou, S.N. 2004. Study on the communities of endophytic fungi and endophytic actinomycetes from rice and their antipathogenic activities in vitro. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 20(3), pp.303-309. http://dx.doi.org/10.1023/B:WIBI.0000023843.83692.3f
Torres, M.S., White Jr, J.F., Zhang, X., Hinton, D.M., & Bacon, C.W. 2012. Endophyte-mediated adjustments in host morphology and physiology and effects on host fitness traits in grasses. Fungal Ecology, 5(3), pp.322-330. http://dx.doi.org/10.1016/j.funeco.2011.05.006
Tsuge, T., Harimoto, Y., Akimitsu, K., Ohtani, K., Kodama, M., Akagi, Y., Egusa, M., Yamamoto, M., & Otani, H. 2013. Host-selective toxins produced by the plant pathogenic fungus Alternaria alternata. FEMS Microbiology Reviews, 37(1), pp.44-66. http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6976.2012.00350.x
Vallino, M., Greppi, D., Novero, M., Bonfante, P., & Lupotto, E. 2009. Rice root colonisation by mycorrhizal and endophytic fungi in aerobic soil. Annals of Applied Biology, 154(2), pp.195-204. http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2008.00286.x
Van Kan, J.A., Shaw, M.W., & Grant‐Downton, R.T. 2014. Botrytis species: relentless necrotrophic thugs or endophytes gone rogue?. Molecular Plant Pathology, 15(9), pp.957-961. http://dx.doi.org/10.1111/mpp.12148
Verma, V.C., Kharwar, R.N., & Strobel, G.A. 2009. Chemical and functional diversity of natural products from plant associated endophytic fungi. Natural Product Communications, 4(11), p.1934578X0900401114. http://dx.doi.org/10.1177/1934578X0900401114
Waqas, M., Khan, A.L., Kamran, M., Hamayun, M., Kang, S.M., Kim, Y.H., & Lee, I.J. 2012. Endophytic fungi produce gibberellins and indoleacetic acid and promotes host-plant growth during stress. Molecules, 17(9), pp.10754-10773. http://dx.doi.org/10.3390/molecules170910754
White, T.J., Bruns, T., Lee, S.J.W.T., & Taylor, J. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. PCR protocols: a guide to methods and applications, 18(1), pp.315-322. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-372180-8.50042-1
Wiyono, S., Prakoso, B.B., & Santoso, S. 2020. Endophytic fungi play important role in rice protection against brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål)(Hemiptera: Delphacidae). In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 468 (1), p. 012047. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/468/1/012047
Yang, B., Wang, X.M., Ma, H.Y., Jia, Y., Li, X., & Dai, C.C. 2014. Effects of the fungal endophyte Phomopsis liquidambari on nitrogen uptake and metabolism in rice. Plant Growth Regulation, 73(2), pp.165-179. http://dx.doi.org/10.1007/s10725-013-9878-4
Yuan, Z.L., Zhang, C.L., Lin, F.C., & Kubicek, C.P. 2010. Identity, diversity, and molecular phylogeny of the endophytic mycobiota in the roots of rare wild rice (Oryza granulate) from a nature reserve in Yunnan, China. Applied and Environmental Microbiology, 76(5), pp.1642-1652. http://dx.doi.org/10.1128/AEM.01911-09
Zakaria, L., Yaakop, A.S., Salleh, B., & Zakaria, M. 2010. Endophytic fungi from paddy. Tropical Life Sciences Research, 21(1), p.101.
Zare, Z., Razavi, S.E., Rahnama, K., Taheri, A., & Gherekhloo, J. 2023. Identification of fungal endophytes in aerobic rice cultivation of Golestan province. Iranian Plant Protection Research, 37(2), pp. 105-117. http://dx.doi.org/10.22067/jpp.2023.78347.1100
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات
دوره 4، شماره 1 - شماره پیاپی 1
فروردین 1404
صفحه 115-131

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار