تحقیق تثبیت بیولوژیک نیتروژن در اثر همیاری باکتری آزوسپریلوم با گندم

معرفی و بخشهایی از متن پروژه تحقیقاتی بررسی تثبیت بیولوژیک نیتروژن در اثر همیاری سویه های مختلفباکتری آزوسپریلوم با ارقام مختلف گندم با استفاده از تکنیک 15N

چکیده: آزوسپریلوم به دلیل توان تثبیت نیتروژن مولکولی در ارتباط همیاری با گیاهان مهم زراعی مانند انواع غلات و همینطور تولید هورمونهای محرک رشد گیاه در سالهای اخیر به عنوان یک کود بیولوژیک مورد توجه قرار گرفته است. به همین دلیل تحقیق در مورد میزان فعالیت سویه های باکتری با ارقام مختلف گندم هدف این بررسی قرار گرفت:

به منظور تثبیت بیولوژیک نیتروژن در اثر همیاری سویه های آزوسپریلوم با ارقام مختلف گندم، دو آزمایش در سه بخش آزمایشگاه، گلخانه و مزرعه طی مدت دو سال پژوهش انجام گردید

الف) جداسازی، تکثیرو تولید مایه تلقیح سویه های آزوسپریلوم در شرایط آزمایشگاه

ب) بررسی کارایی تعدادی از سویه های باکتری آزوسپریلوم با ارقام طبسی،مهدوی و لاین موتانت طبسی گندم با استفاده از تکنیکN15

ج) بررسی کارایی تعدادی از سویه های باکتری آزوسپریلوم و تاثیر کاربرد آنها بر عملکرد و برخی صفات زراعی در سه رقم طبسی،مهدوی و لاین موتانت طبسی گندم.

الف) در این تحقیق 80 نمونه خاک ریزوسفری و غیر ریزوسفری ار اراضی تحت کشت گیاهان مختلف زراعی تهیه گردید و برای جداسازی آزوسپریلوم ابتدا رقتهای خاک در محیط نیمه جامد اکن کشت داده شدند و بر روی محیط RC کلونیهای ریز قرمز رنگ به عنوان آزوسپریلوم خالص سازی شده اند و تحت آزمایشهای ترشح هورمون اکسین و توان حل کنندگی فسفر آلی و معدنی قرار گرفتند.

ب) دو فاکتور،آزوسپریلوم در 5 سطح شامل یک سطح عدم کاربرد باکتری و 4 سطح کاربرد سویه های مختلف Az.21 ,Az.31 ,Az.52 ,Az.54 و گندم در سه سطح بومی،اصلاح شده و لاین موتانت بر اساس آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کرتهای کاملا تصادفی در 4 تکرار در شرایط گلخانه بررسی گردید.

به منظور بررسی تثبیت نیتروژن از ایزوتوپ پایدار 15N استفاده شد.

نتایج حاصله نشان داد که بین سویه های مختلف آزوسپریلوم و هم بین ارقام مختلف گندم از نظر تاثیر بر سطح برگ پرچم. وزن خشک اندام هوایی، تعداد سنبله ،طول سنبله و Ndfa اختلاف معنی داری در سطح 1% وجود دارد.در بین ازقام مختلف گندم ارتفاع گیاه در سطح 5% معنی دار و تعداد پنجه معنی دار نشده است و همچنین در بین سویه های آزوسپریلومی ارتفاع گیاه معنی دار نگردیده است.

ارقام گندم به دلیل اختلاف فاحش ژنتیکی و نیز سویه های آزوسپریلومی به دلیل تفاوتهای برقراری همیاری با هم اختلافاتی را دارند.

بهترین رقم و بهترین باکتری در اکثر صفات مورد بررسی لاین موتانت و Az.21 بوده است.

ج) دو فاکتور،آزوسپریلوم در 5 سطح شامل یک سطح عدم کاربرد باکتری و 4 سطح کاربرد سویه های مختلف Az.21 ,Az.31 ,Az.52 ,Az.54 و گندم در سه سطح بومی،اصلاح شده و لاین موتانت بر اساس آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کرتهای کامل تصادفی در 4 تکرار در شرایط گلخانه بررسی گردید.

بین کاربرد ارقام مختلف گندم و سویه های مختلف آزوسپریلوم در تمامی صفات زراعی بجز تعداد پنجه در سطح 1% اختلاف معنی داری مشاهده شد.

بهترین رقم و بهترین باکتری در اکثر صفات مورد بررسی لاین موتانت و AZ.21 بوده است.

بنابراین با توجه به نتایج بدست آمده از کلیه آزمایشات انجام شده فوق می توان چنین اظهار داشت که کاربرد آزوسپریلوم می تواند بسیار مفید در عملکرد و جذب عناصر غذایی و نیز نقش مهمی در کاهش کودهای شیمیایی داشته باشد.البته باید در گزینش سویه های آزوسپریلوم دقت لازم مبذول شود زیرا بین سوشها اختلاف معنی داری از نظر برقراری همیاری وجود دارد.

تاثیر آزوسپیریلوم در عملکرد گیاهان مختلف

بر اساس شرایط انتخاب شده مانند تعداد باکتریهای موجود در مایه تلقیح ، مقدار ماده آلی و معدنی خاک، مخلوط کردن سویه های مختلف و نوع گیاه، میزبان، افزایش عملکردی از 10 تا 30 درصد در عملکرد دانه و وزن خشک گیاهان گندم ، ذرت و سورگوم در نتیجه تلقیح با آزوسپیریلوم گزارش شده است. تلقیح چاودار ، جو و گندم با آزوسپیریلوم همراه با اضافه کردن 40 کیلوگرم ازت در هکتار ، عملکرد این گیاهان را افزایش داده است (84) . با تقلیح بذر توسط آزوسپیریلوم برازیلنس ، عملکرد دانه برنج به میزان 7/16 ، گندم 8/21 ، جو 6/26 ، سورگوم 8/26 تا 3/81 ، یولاف 8/43 و ارزن 25/66 درصد افزایش یافته است.

تلقیح گندم بهاره با آزوسپیریلوم لیپوفروم در شرایط گلحانه و مزرعه، عملکرد دانه را از 8 تا 32 درصد، ازت کل دانه را از 10 تا 15 درصد و وزن هزار دانه را از 13 تا 23 درصد افزایش داده ولی ازت کل اندام هوایی افزایش نیافته و میزان صرفه جویی در مصرف کود ازته در نتیجه تلقیح با آزوسپیریلوم ، به میزان کود ازته مصرفی گزارش شده است. میزان افزایش وزن خشک گیاه ارزن در اثر تلقیح با سویه cd آزوسپیریلوم برازیلنس تا حد 5/18 درصد گزارش شده است.

وزن خشک و ازت کل این گیاه در آزمایش دیگری که انجام شده، از 50 تا 200 درصد افزایش یافته است در این آزمایش ، مقدار افزایش ازت کل اندام هوایی گیاه ذرت 15 تا 37 درصد گزارش گردیده است.

تلقیح بذر گیاه ذرت با آزوسپیریلوم در حد 107 باکتری به ازای هر بذر، افزایش وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه را به دنبال داشته است ولی این افزایش در حد معنی دار نبوده در صورتیکه سطح ویژه ریشه تا حد معنی داری افزایش یافته است، در این آزمایش با افزایش تعداد باکتریهای تلقیح شده به بذر از 107 به 109، سطح ویژه ریشه ، وزن خشک ریشه و اندام هوایی تا حد معنی داری کاهش پیدا کرده است. مشاهده شده که تاثیر تلقیح بذر ذرت و یا گیاهچه ذرت با همدیگر اختلافی نداشته است...

چکیده

مقدمه

فصل اول:کلیات

کشاورزی پایدار

کودهای بیولوژیک

استفاده از میکرو ارگانیزم ها به عنوان کود بیولوژیک

انواع کودهای بیولوژیک

اهمیت گندم

تاریخچه و پیدایش گندم

وضعیت کشت گندم در جهان

وضعیت کشت گندم در ایران

وضعیت کشت گندم در استان تهران

شرایط آب وهوایی گندم

مرفولوژی گندم

ریشه

ساقه

پنجه

برگ

گل آذین

دانه

عوامل محیطی مؤثر بر رشدونمو گندم

خاک

رطوبت

حرارت

نور

طول روز

شدت نور

عملکرد دانه گندم و عوامل مؤثر بر آن

فصل دوم:بررسی منابع

نیتروژن در طبیعت

شکلهای نیتروژن در خاک

نیتروژن معدنی خاک

نیتروژن آلی خاک

نقش نیتروژن در گیاه

چرخه نیتروژن

راههایی که نیتروژن در دسترس گیاه قرار می گیرد

و یا به خاک اضافه می شود

معدنی شدن نیتروژن خاک

وارد شدن نیتروژن از اتمسفر به خاک

کاربرد کودهای شیمیایی ازته

تثبیت نیتروژن به روش بیولوژیک

راههایی که نیتروژن از دسترس گیاه و یا از خاک خارج می شود

غیر متحرک شدن (متوقف شدن یا آلی شدن ) نیتروژن

نیترات زدایی

جذب نیتروژن بوسیله گیاهان

آبشویی نیتروژن

تلفات نیتروژن به صورت آمونیاک

تلفات نیتروژن از طریق فرسایش

سیستمهای بیولوژیک تثبیت کننده نیتروژن

تثبیت نیتروژن به روش همزیستی

همزیستی باکتریهای ریزوبیوم و گیاهان خانواده لگومینوز

همزیستی ریزوبیوم با گیاهان غیر لگوم

همزیستی اکتینوریزی

همزیستی سیانوباکتریها و گیاهان

همزیستی سیانوباکتری آنابنا و آزولا

همزیستی نوسترک و آنابنا باسیکادها

همزیستی سیانوباکتری نوسترک و گانرا

همزیستی سیانوباکتریها و دیاتومه ها

همزیستی سیانوباکتریها و بریوفیتها

همزیستی سیانوباکترها و قارچها (تشکیل گلسنگ)

تثبیت نیتروژن به روش آزاد

باکتریهای هتروتروف باکتریهای بیهوازی

باکتریهای بی هوازی

باکتریهای بیهوازی اختیاری

باکتریهای هوازی

سیانوباکتریها

فتواتوتروف های آزادزی

باکتریهای فتوسنتز کننده

تثبیت نیتروژن به روش همیاری

تعریف همیاری

دلایل تثبیت نیتروژن به روش همیاری

همیاریهای فیلوسفری

همیاریهای ریزوسفری

بیوشیمی تثبیت نیتروژن مولکولی

ساختار آنزیم نیتروژناز و نحوه تامین انرژی

مورد نیاز برای تثبیت ازت مولکولی

کارایی

تولید هیدروژن و خروج آن

همیاری باکتریهای جنس آزوسپیریلوم با گیاهان

اکولوژی آزوسپیریلوم

گیاهان میزبان

طبقه بندی

مشخصات باکتری

تثبیت نیتروژن وابسته به هیدروژن

احیای نیترات (نیترات زدایی)

عوامل موثر در اشغال ریشه توسط آزوسپیریلوم و تاثیر آن بر رشد گیاه

تولید ساختمان کیست مانند

تولید سیدروفور

تولید مواد کشنده باکتریها

جذب سطحی باکتریها به ذرات خاک

تولید فیتوهورمونها و دیگر مواد تحریک کننده رشد گیاه

تغییر در فیزیولوژی و موروفولوژی ریشه

نقشهای احتمالی موسیژل

مکانیزمهای جذب آزوسپیریلوم بطرف ریشه

شیمیوتاکتیک (کموتاکتیک )

مراحل اشغال ریشه توسط آزوسپیریلوم

اتصال باکتریها به پوست ریشه

اشغال بافت ریشه

تاثیر آزوسپیریلوم در عملکرد گیاهان مختلف

نیتروژن -

فصل سوم:موادو روشها

مواد مورد آزمایش

تهیه ماده تلقیح

بررسی روابط همزیستی سویه های مخالف باکتری آزوسپریلوم با ارقام مختلف گندم با استفاده از ایزوتوپN در شرایط گلخانه

زمان و محل اجرای آزمایش

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده

دمای گلخانه

مشخصات ارقام گندم مورد استفاده

رقم طبسی

رقم مهدوی

رقم موتانت طبسی

مشخصات طرح آزمایشی

مشخصات فاکتورهای آزمایش

عملیات کاشت و داشت

کاربرد ایزوتوپ پایدار نیتروژن-

صفات اندازه گیری شده

محاسبات آماری

ارزیابی کارآیی سویه های باکتری آزوسپریلوم با ارقام بومی، اصلاح شده و لاین موتانت گندم و تأثیر کاربرد آنها بر عملکرد و برخی از صفات زراعی گندم در شرایط آب وهوایی کرج

خصوصیات اقلیمی منطقه

مشخصات اقلیمی محل اجرای آزمایش در سال زراعی -

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش

مشخصات ارقام مورد استفاده

مشخصات طرح آزمایشی

مشخصات فاکتورهای آزمایش

آزوسپریلوم

عملیات زراعی

عملیات کاشت

علمیات داشت

عملیات برداشت

صفات اندازه گیری شده

فصل چهارم:نتایج و بحث

گلخانه

ارتفاع گیاه

طول سنبله

تعداد پنجه گیاه

سطح برگ پرچم

وزن خشک اندام هوایی

تعداد سنبله در گیاه

درصد تثبیت بیولوژیک نیتروژن

مزرعه

ارتفاع گیاه

طول سنبله

تعداد پنجه در گیاه

سطح برگ پرچم

تعداد سنبله درواحد سطح

تعداد دانه در سنبله

عملکرد دانه

بیوماس

شاخص برداشت

وزن هزاردانه

جذب نیتروژن

پیوست

منابع