گیاهپزشکی110

دانلود جزوات گیاهپزشکی، حشره شناسی کشاورزی و بیماری شناسی گیاهی دانلود رایگان کتاب های گیاه پزشکی

گیاهپزشکی110 - اکتینومیستها:

احسان صلاحي
گیاهپزشکی110 دانلود جزوات گیاهپزشکی، حشره شناسی کشاورزی و بیماری شناسی گیاهی دانلود رایگان کتاب های گیاه پزشکی

اکتینومیستها:

اکتینومیستها:

1- گروهی از باکتری های گرم مثبت هستند که ویژگی های مورفولوژیکی و فیزیو لوژیکی متنوع دارند.

2- دارای DNAبا درصد بالای G+Cهستند(بیش از 55%).

3- دارای تولیدات متابولیکی متنوع از جمله آنزیم های هیدرولیتیک (که دیواره سلولی قارچها را تجزیه می کند ) و آنتی بیوتیکها هستند.

4- دارای ژنوم بزرگی هستند که واجد صدها عامل نسخه برداری است که بیان ژنها را کنترل کرده و شرایط تنوع متابولیکی را فراهم می نماید.

5- انواع مختلفی از متابولیتهای ثانویه و مواد فعال بیولوژیکی را تولید می کنند که ارزش اقتصادی بالایی دارند.

تاکسونومی اکتینومیستها:

مهمترین ویژگیهای مورد استفاده در شناسایی اکتینومیستها عبارتند از:

1-جنبه های مورفولوژیکی،ساختاری فیزیولوژیکی،

2-نوع پپتیدوگلیکان،

3-الگوی اسید چرب و الگوی قند سلول،

4-نوع فسفولیپید،

5-درصد ملکولی G+CدرDNA،

6-آنالیز   RNA 16s و تکنیکهای پیوند .DNA/DNA

ویژگیهای فیزیولوژیکی تاکسونومیکی مهم اکتینو میستها:

1-    تولید رنگدانه ملانین،

2-    فعالیت آنزیمی ، تجزیه کنندگی و فعالیت ضد میکروبی،

3-    مقاومت به آنتی بیوتیکها،

4-    تولید آنتی بیوتیک اختصاصی،

5-    دما وpH رشد،

6-    رشد در حضور ممانعت کننده های شیمیایی،

7-    استفاده از منبع نیتروژن و کربن.

ویژگیهای مورفولوژیکی اکتینومیستها:

بررسی ویژگیهای فراساختاری و میکروسکوپی از قبیل میسلیومهای بستری و هوایی و زنجیره طویل  کنیدی از طریق استفاده از کشتهای اسلایدی و Cover slip، پلیتهای هاشور متقاطع و بررسی آنها از طریق کاربرد استرئو میکروسکوپ (بینی کولار)، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ فاز افتراقی  و مطالعه ویزگیهای فراساختاری با کاربرد میکروسکوپهای الکترونی نگاره و گذاره.

 

موقعیت تاکسونومیکی اکتینو میستها:

   Domain: Bacteria

   Phylum BXIV:  Actinobacteria phy. Nov.

   Class I: Actinobacteria

   Subclass V: Actinobacteridae 

   Order I: Actinomycetales

  Most important Family: Streptomycetaceae

مهم ترین خانواده های اکتینومیستها:

  1-  Actinomycetaceae            6- Actinoplanaceae

  2- Dermatophilaceae             7-Frankiaceae

 3-  Micromonosporaceae       8- Mycobacteriaceae

4-  Nocardiaceae                    9- Streptomycetaceae 

5- Thermomonosporaceae

 

تاریخچه اکتینومیستها:

اولین توصیف تصویری منتشر شده از اکتینومیستها توسط Ferdinand cohn        در سال 1875 در انسداد مجاری غدد اشکی انسان توسط Streptothrix foersteri کشف شد.

در سال 1877 نام Actinomyces  به عامل بیماری Lumpy jaw داده شد چرا که در بافتهای بیمار در اثرفعالیت عامل بیماری گرانولهای سولفور تشکیل می گردید و متشکل از یک ساختار شبکه ای از رشته های ظریف شعاعی بود .لذا پیشوند  "Actino"به دلیل شکل ظاهری طبیعت پیرامونی رشد پرگنه های اکتينوميست برای نام آنها درنظر گرفته شد تا آنها را که به دليل شباهت ظاهری به قارچها Ray Fungi نامیده می شدند از قارچهای حقيقی True Fungi متمایز سازند زيرا قارچهای حقيقی هرگز چنين  آرايه های رشد ريسه ای شعاعی را در بافتها تشکيل نمی دادند.

در سال 1944 واکسمن اولین آنتی بیوتیک با منشا اکتینومیستی به نام استرپتومایسین را به دنیا عرضه نمود در سال 1952 موفق به اخذ جایزه نوبل گردید و بدينوسيله دروازه استخراج ترکيبات بيولوژيک از اکتينوميست ها را به جهان باز کرد.

در سال 1949 Elizabeth L.  Hazen و Rachel Brown  اولین آنتی بیوتیک دارویی برای بیماریهای قارچی (nystatin) را کشف کردند.

زیستگاههای اکتینو میستها:

1-    قسمتهای هوایی خاک،کودهای آلی ،

2-    رسوبات دریاها و آبهای شیرین،

3-    مرجان های دریایی،

4-    لایه های تولید کننده نفت،

5-    بافتهای انسانی،جانوری و گیاهی،

6-    معده موریانه ها،

7-    اکتینومیستهای اندوفیت گیاهان که مشخص شده است درون گیاهان سالم را کلونیزه می کنند،

8-  اکتینومیستهای تثبیت کننده ازت(در جنس(Frankia، همزیست گیاهان اکتینوریزال، گره هایی در ریشه گیاهان غیر لگوم مشخص تشکیل می دهند.

اکتینومیستهای خاک:

 اگر چه اکتینومیستها میکروارگانیسمهایی همه جازی هستند اما مشخص شده است که خاک و مواد تشکیل دهنده آن ازقبیل هوموس، کودهای آلی را ترجیح می دهند. معمولا در مقادیر زنده چندین میلیون  به ازای هر گرم خاک دیده میشوند و بیش از 20 جنس ازآ نها از خاک جدا شده اند.

به طور کلی در خاکهای نسبتا خشک و قلیایی اکتینومیستها بخش غالب میکروفلور خاک را تشکیل می دهند.

 

فاکتورهای محیطی موثر بر رشد و فراوانی اکتینومیستها:

اکثر گونه های اکتینومیست ها شیمیوارگانوتروف، هوازی، مزوفیل هستند و درpH نزدیک به خنثی رشد مطلوب دارند. فاکتورهای محیطی که رشد و فراوانی اکتینومیتها را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:

1-دسترسی به مواد غذایی،

2-شوری: اکتینومیستها شرایط شوری را نمی پسندند.       

3-pH (9-5) با میانگین حالت خنثی،

4-پوشش گیاهی خاک: هر چه پوشش گیاهی خاکی غنی تر باشد جمعیت و فراوانی اکتینومیستها بیشتر خواهد بود.

5-دما،

6-رطوبت نسبی: اکتینومیستها عمدتا مزوفیل هستند و در شرایط رطوبت نسبی بالا و در خاکهای آب گرفته جمعیت انها به شدت افت پیدا می کند و به حدود 1000-100 پروپاگول به ازای هر گرم خاک می رسد.

7-میزان مواد آلی خاک: هرچه میزان مواد آلی خاک بیشتر باشد جمعیت اکتینومیستها بیشتر خواهد بود.

فراوانی جنسهای مختلف اکتینو میستها در خاک تابع عوامل مختلف می باشد به طور مثال بسته به میزان انتخابی بودن یک محیط کشت مورد استفاده برای جداسازی اکتینومیستها ممکن است فراوانی های مختلفی برای یک جنس اکتینومیست در یک نمونه خاک به دست آید با این همه فراوانی اکتینومیستها اغلب به صورت زیر است:

Streptomyces  95.3%

Actinoplanes 0.2%,

Actinomadura 0.1%,

Microbispora 0.18%,

Micromonospora 1.4%,

Nocardia 1.98%,

Pseudonocardia 0.06%,

Streptosporangium 0.10%,

Thermoactinomyces 0.14%,

and Thermomonospora 0.22%. (Williams and Wellingston,1982)

فعالیت ها و کاربردهای اکتینومیستها:

1- اکتینومیستها به ویژه استرپتومیستها به عنوان عوامل بیوکنترل پاتوژنهای گیاهی عمل می کنند.

2- اکتینویستها به طرق ذیل رشد گیاهان را تحریک نموده و بهبود می بخشند:

الف- مواد غذایی خاک را برای رشد گیاه در دسترس قرار میدهند.

ب- تنظیم کننده های رشد گیاهی((Plant growth regulators:PGRs از قبیل اکسینها، ژیبرلین ها،سیتوکینین ها را تولید می نمایند.به طور مثال جنسهای Nocardia،Actinomyces، Frankia تولید اکسین وجنسهای Nocardia و Actinomyces تولید ژیبرلین و Streptomyces griseoluteus تولید ژیبرلیک اسید و ایندول استیک اسید می نماید. 

ج- به طورغیر مستقیم آنها ازطریق تولید متابولیتهایی از جمله آنتی بیوتیکها علیه پاتوژنهای بیماریزای گیاهی رشد گیاه را بهبود می بخشند

3-فعالیت اکتینومیستها به عنوان تجزیه کنندگان زیستی مهم  و قابل توجه است.

4- اکتینویستها تولید آنتی بیوتیکها و موادی از قبیل آنزیمها، ممانعت کننده های آنزیمی،آلکالوئیدها و تنظیم کننده های رشد گیاهی (اکسین،سیتوکینین،ژیبرلین ها) می نمایند.

آنتی بیوتیکهای مورد استفاده انسان:تولید بیش از 60%آنتی بیوتیکهای جهان توسط اکتینومیستها صورت می گیرد و از این میزان بالغ بر 80% توسط استرپتومیستها تولید می گردند.

آنتی بیوتیکهای ارزشمندی ازجمله کانامایسین،استرپتومایسین،تتراسایکلین ،کربومایسن، اکسی تتراسایکلین، ونکومایسین،نیستاتین،کلرامفنیکول،لینکو مایسین ،آمفوتریسین ،اریترومایسین و ... که در پزشکی بسیار مورد استفاده هستند توسط اکتینومیستها تولید می شود.

 

 

 

 

جدول(1). تعداد تقریبی متابولیتهای ثانویه تولید شده توسط گروههای مختلف موجودات زنده.

           

جدول (2).  تولیدات بیواکتیو طبیعی تولید شده توسط استرپتومیستها.

5- بعضی اکتینومیستها بیماریزای انسان،جانوران و گیاهان هستند.

جدول (3).بعضی اکتینومیستهای بیماریزای انسان ، جانوران و گیاهان.

Actinomycetes Genus/Species

Disease Name

Pathogenic for/Host

Animals

Human

Plants

Streptomyces somaliensis

Mycetoma

-

+

-

S. imoeapo

Soil rot and pits

-

-

Sweet  potato

S. turgidiscabies

Pitted scab

-

-

Potato

S. aureofaciens

Netted scab

-

-

Potato

S. acidiscabies

Scab in acid soils

-

-

Potato

S. scabies

Common scab

-

-

Potato,Sugar beet and others

Actinomyces israelii

Actinomycosis

-

+

-

A. gerencseriae

Actinomycosis

-

+

-

A. bovis

Lumpy jaw

Cattle,cat,dog

-

-

A. viscosus

Abortion

Cow

-

-

A. spp.

Dental plaque

-

+

-

Arcanobacterium haemolyticum

Pharyngitis

-

+

-

Rothia dentocariosa

Pneumonia, Septicemia

-

+

-

 

 

نقش اکتینومیستها در کنترل پاتوژنهای گیاهی:

در مدیریت مدرن بیماری های گیاهی ، نیاز دائمی به محصولات شیمیایی جدید و متفاوت از ترکیبات رایج از نقطه نظر مکانیسم اثر وجود دارد. مهمترین دلیل برای این تقاضا  بروزمقاومت روزافزون به قارچکشها است. کاربرد وسیع قارچکشهای سنتزی منجربه تولید  بقایای زیان باربا دوام طولانی در محیط ودر نتیجه آلودگی آب ،هوا و خاک و به تبع آن آلودگی میکروفلور و منابع غذایی و در نهایت مسمومیت موجودات غیر هدف میگردد. لذا نگرانی پیرامون حفظ منابع طبیعی از قبیل آب ،هوا و خاک به طور روزافزون در حال افزایش است.

کنترل بیولوژیک بیماری های گیاهی بر پایه جنبه های مختلف بیوتکنولوژی دارای مزایای فراوانی است و نظر بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است.از نقاط قوت کنترل بیولوژیک میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

الف- دارای اثر طولانی وبادوام میباشد برخلاف سموم شیمیایی که نیاز به استفاده مکرر و متناوب دارند.

  ب- نسبت به روشهای شیمیایی کم هزینه می باشد.

ج- برای محیط زیست ایمن و بی ضرر می باشد.

باید دقت داشت که سیستم های بیوکنترل پاتوژن و بیماری  را به طور کامل ریشه کن نمی نماید بلکه آنها را به حالت تعادل طبیعی باز میگرداند.

این سیستم ها درون سیستم های کنترل تلفیقی آفات( (Integrated pest Management

 قرار می گیرند.اهداف برنامه های IPM به حداقل رساندن هزینه های اقتصادی و محیطی کنترل آفات گیاهی و دستیابی به کشاورزی پایدار است.

 

 

 

در این زمینه اکتینومیستها از عوامل بیوکنترل نوید بخش و مثمرثمر به شمار می آیند که با مکانیسم های مختلف پاتوژنهای  بیماریزای گیاهی را کنترل می نمایند.مکانیسم هایی از جمله :

1-    آنتی بیوز، پارازیتیسم و حذف رقابتی.

در حذف رقابتی اکتینومیستها اطراف ریشه های میزبان را کلونیزه نموده و در نتیجه امکان دسترسی پاتوژن به میزبان را کاهش داده و یا از بین می برند و در واقع سایتهایی را که پاتوژن جهت حمله به گیاه نیازمند آنهاست پر نموده و گیاه را در برابر پاتوژن محافظت می نمایند.

در هیپرپارازیتیسم اکتینومیستهای آنتاگونیست قادرند هم هیفهای رویشی (درفاز فعال) و هم اسپورهای استراحتی (در فاز زمستان گذران) پاتوژن را پارازیته نمایند. آنها در اطراف میزبان خود حلقه می زنند و باگسترش هیفهای خود، آن را محاصره نموده و سپس به درون آنها نفوذ کرده واز طریق انعقاد و دانه دانه کردن سیتوپلاسم  آنها را متلاشی می نمایند.

2-    فعالیت آنزیمی که در نتیجه ترشح آنزیمهای مختلف از جمله,β-1,3-glucanases

β-1,4-glucanases, β -1,6-glucanases, و کیتینازها می باشد و با ترشح این آنزیمها دیواره سلولی قارچهای پاتوژن گیاهی لیز شده و از بین می رود.

جداسازی اکتینومیستها از خاک:

جهت جداسازی اکتینومستها از خاک از روش رقیق سازی متوالی سوسپانسیون خاک (Serial dilution) استفاده میشود.ازآنجا که در پلیتهای رقت خاک استرپتومیستها و باکتری های سریع الرشد بر اکتینومیستهای کند رشد غلبه می یابند لذا باید از یک سری روش ها برای توسعه بیشتر اکتینومیستها روی محیط کشت بهره گرفت از جمله:

1-  استفاده از باکتریو فاژها،استفاده از حرارت خشک،

2-  استفاده از محیط کشت زغال- ویتامین (coal–vitamin) به همراه پیش تیمار خاک با پپتون و لوریل سولفات درC˚50 به مدت 10 دقیقه.

3- استفاده از تابش میکروویو، پالسهای الکتریکی،سانتریفیوژ افتراقی و یا اشعه با فرکانس بالا.

تمامی این روشها باعث کاهش غلبه باکتریهای سریع الرشد روی پلیتهای جداسازی می شوند.

جداسازی اکتینومیستهای اندوفیت:

جهت جداسازی اکتینومیستهای اندوفیت از روشی به شرح زیر استفاده می گردد:

در ابتدا سطح ارگان گیاهی از طریق فروبردن آن در اتیل الکل و هیپوکلریت سدیم ضدعفونی می شود. سپس این ارگان ضدعفونی شده شسته شده و با یک هاون و دسته هاون استریل در بافرتحت شرایط استریل ساییده می شود. پس از آن از طریق پارچه ململ استریل صاف می شود و به صورت استریل در بافر رقیق گردیده و روی محیط کشت آگاردار اختصاصی اسپری می شود.

آزمونهای زیستی جهت بررسی خاصیت آنتاگونیستی اکتینومیستها :

درتستهای غربالگری های متداول خاصیت ضدقارچی اکتینومیستها توسط روش جفت کردن کلنی ها یا همان Dual culture روی پلیتهای آگار بررسی می گردد. بعضی ز متداولترین این روشها عبارتند از:

1- تکنیک پلیت سه لایه ای آگار یا the Herr’s triple agar-layer plate) technique ): در این روش  که اکثرا برای قارچهای حساس نسبت به ماده غذایی استفاده می شود ابتدا  اکتینومیست مورد نظر که قرار است خاصیت آنتاگونیستی آن را مورد بررسی قرار دهیم روی یک محیط کشت که برای رشد آن مناسب است کشت داده می شود و بعد از آن  که به خوبی رشد نمود و روی سطح محیط گسترش پیدا کرد، روی این محیط را با محیط کشتی که برای پاتوژن قارچی  مورد نظر مناسب می باشد می پوشانیم ( یعنی این محیط را که هنوز آگار آن نبسته است روی محیط فوق الذکرمی ریزیم )  و سپس این قارچ ، روی این محیط ، کشت داده می شود و نحوه و میزان رشد و گسترش آن و خاصیت ممانعت کننگی احتمالی اکتینومیست بررسی می شود.

2- روش دیسک آگار یا agar-disk method: در این روش با استفاده از یک چوب پنبه سوراخ کن استریل یک تکه دیسکی را از کشت خطی اکتینومیست برداشته و روی پلیت حاوی کشت چمنی یا   Lawn culture قارچ مورد نظر قرار می دهیم و در صورت وجود خاصیت آنتاگونیستی آن را به صورت ناحیه ممانعت از رشد( Inhibition zone)  در اطراف دیسک اکتینومیست می بینیم.

3- روش لایه معکوس شده یا reversed layer method: در این روش بعد از کشت اکتینو میست محیط کشت را برگردانده و روی آن قارچ مورد نظر را کشت می دهیم.

4- تکنیک اسپری میسلیومی یا mycelial spray technique

5- روش نشت چاهک یا Well Diffusion Method  : در این روش ابتدا عصاره صاف شده  کشت مایع اکتینومیست را تهیه کرده و سپس روی  کشت چمنی قارچ با استفاده از یک چوب پنبه سوراخ کن استریل یک چاهک ایجاد کرده و از این عصاره فیلتر شده داخل آن می ریزیم. در صورت وجود ترکیبات آنتی بیوتیکی در داخل عصاره ناحیه ممانعت از رشد را در اطراف چاهک می بینیم. 

 6- روش استفاده از دیسکهای کاغذی یا Paper disk: ابتدا یک سری دیسکهای کاغذی تهیه نموده و بعد از استریل نمودن، آنها را داخل عصاره حاصل از فیلتراسیون کشت مایع اکتینومیست فرو می بریم . بعد از خشک شدن اینها را روی کشت چمنی قارچ قرار می دهیم و در صورت وجود آنتی بیوتیکها در این دیسکها ،ناحیه ممانعت از رشد قارچ را دراطراف آنها مشاهده می کنیم.

7- روش استفاده از سیلندرهای فلزی یا شیشه ای: در این روش از یک سری سیلندرهای کوچک فلزی یا شیشه ای استفاده می کنیم به این طریق که این سیلندرها را روی کشت چمنی قارچ تا اندازه ای  که خود را نگه دارد فرو می کنیم و بعد آنرا از عصاره کشت مایع اکتینومیست پر کرده و نتیجه را بررسی می نماییم .

که این سه روش اخیر با استفاده از عصاره فیلتر شده کشتهای مایع و جهت رد یابی تولیدات آنتی بیوتیکی استفاده میگردد.

 

 

 

 

بعد از بررسی های مختلف واطمینان ازخاصیت آنتاگونیستی یک اکتینومیست و بررسی جوانب مختلف باید جهت استفاده تجاری آن را فرموله نمود و به صورت گرانولهای حاوی اکتینومیست آنها را به خاک اضافه نمود. Rhizovit® from S. rimosus

 از جمله اکتینومیستهایی که امروزه به طور گسترده علیه دامنه وسیعی از قارچهای پاتوژن گیاهی استفاده می شوند عبارتند از:

 

Rhizovit® from S. rimosus

  Mycostop® from S. griseoviridis 

         Phytoverm® from S. avermitilis 

                   Actinovate® from S. lydicus

 

 

 

منابع:

 

 

1-Aghighi, S., Sahidi Bonjar, G.H., and I. Saadoun, 2004. First report of antifungal properties of a new strain of Sreptomyces plicatus (strain 101) against four Iranian phytopathogenic isolates of Verticillium dahliae, a new horizon in biocontrol agents. Biotechnology, 3(1):90-97.

 

2- El-Tarabilya, K., and K. Sivasithamparam, 2006. Non-streptomycete actinomycetes as biocontrol agents of soil-borne

fungal plant pathogens and as plant growth promoters. Soil Biology & Biochemistry, 38(2006): 1505-1520. Available on internet at: http://www.sciencedirect.com     


موضوعات مرتبط: باکتری شناسی،بیماری های باکتریایی در گیاهان
برچسب‌ها: باکتری

تاريخ : 90/11/15 | 7:25 بعد از ظهر | نویسنده : احسان صلاحي |
.: Weblog Themes By SlideTheme :.