Ocena potencjalnej przydatności bakterii ryzosferowych w procesie fitodesalinizacji gleb

• Autorzy: Dąbrowska G. , Zdziechowska E. , Hrynkiewicz K.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of potential suitability of rhizobacteria for phytodesalination of soils

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Omówiono rolę i znaczenie bakterii ryzosferowych stymulujących wzrost i rozwój roślin (PGPR) w glebach zdegradowanych na skutek ich zasolenia. Zanieczyszczenie gleb, będące przyczyną tzw. stresu solnego, może być spowodowane nadmiernym stosowaniem nawozów mineralnych i środków ochrony roślin. W przeprowadzonych badaniach wykazano, że szczepy bakterii Bacillus sp. i Variovorax sp. mogą stymulować wzrost rzepaku w środowisku zasolonym. Ponadto sprawdzono wpływ procesu liofilizacji, czasu i temperatury przechowywania liofilizatów bakteryjnych na przeżywalność sześciu szczepów – Bacillus sp., Bacteroidetes bacterium, Massilia sp., Pseudomonas fluorescens i Variovorax sp. Wykazano, że zarówno liofilizacja oraz wzrost temperatury, jak i czas przechowywania liofilizatów istotnie zmniejsza przeżywalność bakterii ryzosferowych. Stwierdzono, że przeżywalność bakterii stymulujących wzrost roślin w liofilizatach zależy od rodzaju szczepu bakteryjnego. Wszystkie liofilizowane mikroorganizmy wykazywały najwyższą przeżywalność po ich przechowywaniu w temperaturze 4°C. Potencjalnie zliofilizowane bakterie glebowe mogą być wykorzystane jako składniki biopreparatów w celu wspomagania wzrostu roślin na glebach nadmiernie zasolonych.

EN

The role and significance of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in soil degradation due to salinization was discussed. Soil pollution, leading to the so-called salt stress, may be caused by excessive use of mineral fertilizers and plant protection products. The study demonstrated the potential of Bacillus sp. and Variovorax sp. to enhance the rapeseed growth in the saline environment. Impact of lyophilization process, its time and the temperature of bacterial lyophilizate storage on survival of the six strains: Bacillus sp., Bacteroidetes bacterium, Massilia sp., Pseudomonas fluorescens and Variovorax sp. was examined. It was demonstrated that both lyophilization and an increase in temperature as well as lyophylizate storage time significantly reduced viability of rhizospheric microorganisms. Further, the survival rate of plant growth stimulating bacteria in lyophilisates depended on the bacterial strain. All the lyophilized microorganisms exhibited the best survival rate following storage at 4°C. The freeze-dried soil bacteria can potentially be used as components of bioproducts in order to assist plant growth in excessively saline soils.

Słowa kluczowe

PL

zanieczyszczenie gleby; bakterie ryzosferowe stymulujące wzrost roślin (PGPR); liofilizacja; biopreparat; przeżywalność bakterii; zasolenie

EN

soil pollution; plant growth promoting rhizobacteria (PGPR); lyophilization; bioproduct; bacterial survival; salinity

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 3
• Strony: 9--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., wykr.

Twórcy

autor

Dąbrowska G.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, ul. Lwowska 1, 87-100 Toruń

autor

Zdziechowska E.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, ul. Lwowska 1, 87-100 Toruń

autor

Hrynkiewicz K.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, ul. Lwowska 1, 87-100 Toruń

Bibliografia

• 1. R. MUNNS: Comparative physiology of salt and water stress. Plant, Cell and Environment 2002, Vol. 25, pp. 239–250.
• 2. A. KALANDYK, F. DUBERT, M. MACIEJEWSKI, A. PŁAŻEK: Wpływ suszy glebowej i zasolenia na procesy zachodzące w trakcie fazy generatywnej grochu i łubinu. Episteme 2012, vol. 15, ss. 121–129.
• 3. Z. DAJIC: Salt stress. In: K.V. MADHAVA RAO, A.S. RAGHA VENDRA, K. JANARDHAN REDDY [Eds]: Physiology and Molecular Biology of Stress Tolerance in Plants. Springer, Dordrecht 2006, pp. 41–99.
• 4. B. KOLWZAN: Możliwości wykorzystania biosurfaktantów w technologiach oczyszczania środowiska gruntowo-wodnego (Possible biosurfactant applications in water and soil remediation processes). Ochrona Środowiska 2014, vol. 36, nr 3, ss. 3–18.
• 5. G. DĄBROWSKA, K. HRYNKIEWICZ, K. JANCZAK, M. ŻURAŃSKA: Zastosowanie zmodyfikowanych bakterii glebowych do poprawy skuteczności fitoremediacji środowiska zanieczyszczonego jonami metali śladowych (Modified soil bacteria and their potential application to improving fitoremediation of trace metal-contaminated environment). Ochrona Środowiska 2014, vol. 36, nr 1, ss. 21–26.
• 6. P.N. BHATTACHARYYA, D.K. JHA: Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Emergence in agriculture. World Journal of Microbiology and Biotechnology 2012, Vol. 28, No. 4, pp. 1327–1350.
• 7. G. DĄBROWSKA, E. ZDZIECHOWSKA: Rola bakterii ryzosferowych w stymulacji procesów wzrostu i rozwoju oraz ochronie roślin przed czynnikami środowiska. Progress in Plant Protection 2015, vol. 55, nr 4, ss. 498–506.
• 8. K. JANCZAK, G. DĄBROWSKA, Z. ZNAJWSKA, K. HRYNKIEWICZ: Wpływ szczepienia bakteryjnego na wzrost miskanta i liczebność bakterii i grzybów w glebie zawierającej polimery. Cz. I. Polimery biodegradowalne. Przemysł Chemiczny 2014, vol. 93, nr 12, ss. 2218–2221.
• 9. K. JANCZAK, G. DĄBROWSKA, Z. ZNAJWSKA, K. HRYNKIEWICZ: Wpływ szczepienia bakteryjnego na wzrost miskanta i liczebność bakterii i grzybów w glebie zawierającej polimery. Cz. II. Polimery niebiodegradowalne. Przemysł Chemiczny 2014a, vol. 93, nr 12, ss. 2218–2221.
• 10. H.P. CASTRO, P.M. TEIXEIRA, R. KIRBY: Changes in the cell membrane of Lactobacillus bulgaricus during storage following freeze-drying. Biotechnology Letters 1996, Vol. 18, No. 1, pp. 99–104.
• 11. X. TANG, M.J. PIKAL: Design of freeze-drying processes for pharmaceuticals: Practical advice. Pharmaceutical Research 2004, Vol. 21, No. 2, pp. 191–200.
• 12. A.S. CARVALHO, J. SILVA, P. HO, P. TEIXEIRA, F.X. MALCATA, P. GIBBS: Protective effect of sorbitol and monosodium glutamate during storage of freeze-dried lactic acid bacteria. Lait 2003, Vol. 83, No. 3, pp. 203–210.
• 13. D. BERNER, H. VIERNSTEIN: Effect of protective agents on the viability of Lactococcus lactis subjected to freeze-thawing and freeze-drying. Scientia Pharmaceutica 2006, Vol. 74, No. 3, pp. 137–149.
• 14. S.B. LESLIE, E. ISRAELI, B. LIGHTHART, J.H. CROWE, L.M. CROWE: Trehalose and sucrose protect both membranes and proteins in intact bacteria during drying. Applied and Environmental Microbiology 1995, Vol. 61, No. 10, pp. 3592–3597.
• 15. M. JACH, R. ŁOŚ, M. MAJ, A. MALM: Probiotyki – aspekty funkcjonalne i technologiczne. Postępy Mikrobiologii 2013, vol. 52, nr 2, ss. 161–170.
• 16. J.H.G. STEPHENS, H.M. RASK: Inoculant production and formulation. Field Crops Research 2000, Vol. 65, No. 2–3, pp. 249–258.
• 17. J.K. VESSEY: Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers. Plant and Soil 2003, Vol. 255, No. 2, pp. 571–586.
• 18. S. MARTYNIUK: Skuteczne i nieskuteczne preparaty mikrobiologiczne stosowane w ochronie i uprawie roślin oraz rzetelne i nierzetelne metody ich oceny. Postępy Mikrobiologii 2011, vol. 50, nr 4, ss. 321–328.
• 19. K. HRYNKIEWICZ, C. BAUM, P. LEINWEBER: Density, metabolic activity, and identity of cultivable rhizosphere bacteria on Salix viminalis in disturbed arable and landfill soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 2010, Vol. 173, No. 5, pp. 747–756.
• 20. Ø. HAMMER, D.A.T. HARPER, P.D. RYAN: PAST: PAleontological STatistic software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica 2001, Vol. 4, pp. 1–9.
• 21. G. DĄBROWSKA, K. HRYNKIEWICZ, A. MIEREK-ADAMSKA, A. GOC: Wrażliwość odmian jarych i ozimych rzepaku na metale ciężkie i bakterie glebowe. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops 2012, vol. 33, nr 2, ss. 201–220.
• 22. R. ORTÍZ-CASTRO, H.A. CONTRERAS-CORNEJO, L. MACÍAS-RODRÍGUEZ, J. LÓPEZ-BUCIO: The role of microbial signals in plant growth and development. Plant Signaling and Behaviour 2009, Vol. 4, No. 8, pp. 701–712.
• 23. S.-M. KANG, A.L. KHAN, M. WAQAS, Y.-H. YOU, J.-H. KIM, J.-G. KIM, M. HAMAYUN, I.-J. LEE: Plant growth promoting rhizobacteria reduce adverse effects of salinity and osmotic stress by regulating phytohormones and antioxidants in Cucumis dativus. Journal of Plant Interactions 2014, Vol. 9, No. 1, pp. 673–682.
• 24. S. RAKSHAPAL, K.S. SUMIT, P.P. RAJENDRA, K. ALOK: Technology for improving essential oil yield of Ocimum basilicum L. (sweet basil) by application of bioinoculant colonized seeds under organic field conditions. Indian of Crop Production 2013, Vol. 45, pp. 335–342.
• 25. D. HAAS, G. DÉFAGO: Biological control of soil-borne pathogens by fluorescent Pseudomonas. Nature Reviews Microbiology 2005, Vol. 3, No. 4, pp. 307–19.
• 26. B. NOORIEH, M.H. ARZANESH, G. MAHLEGHA, S. MARYAM: The effect of plant growth promoting rhizobacteria on growth parameters, antioxidant enzymes and microelements of canola under salt stress. Journal of Applied Environmental and Biological Science 2013, Vol. 3, pp. 17–27.
• 27. F. BANAEI-ASL, A. BANDEHAGH, E.D. ULIAEI, D. FA-RAJZADEH, K. SAKATA, G. MUSTAFA, S. KOMATSU: Proteomic analysis of canola root inoculated with bacteria under salt stress. Journal of Proteomics 2015, Vol. 124, No. 21, pp. 88–111.
• 28. Y. MIYAMOTO-SHINOHARA, T. IMAIZUMI, J. SUKENOBE, Y. MURAKAMI, S. KAWAMURA, Y. KOMATSU: Survival rate of microbes after freeze-drying and long-term storage. Cryobiology 2000, Vol. 41, No. 3, pp. 251–255.
• 29. A.S. CARVALHO, J. SILVA, P. HO, P. TEIXEIRA, F.X. MALCATA, P. GIBBS: Relevant factors for the preparation of freeze-dried lactic acid bacteria. International Dairy Journal 2004, Vol. 14, No. 10, pp. 835–847.
• 30. J. PALMFELDT, P. RÅDSTRÖM, B. HAHN-HÄGERDAL: Optimisation of initial cell concentration enhances freeze-drying tolerance of Pseudomonas chlororaphis. Cryobiology 2003, Vol. 47, No. 1, pp. 21–29.