آشکارسازی تغییرات ترکیب میکروبی و ارتباط با فوزاریوم ناشی از بیماری پوسیدگی در Crocus sativus L.

هدف: بیماری پوسیدگی ناشی از فوزاریوم یک تهدید بزرگ برای رشد زعفران (Crocus sativus L.) است که منجر به آسیب قابل توجهی هم به عملکرد و هم به کیفیت می شود. بررسی علل ریشه ای بیماری پوسیدگی در زعفران برای بهینه سازی عملکرد و کیفیت بسیار مهم است. روش های پیشگیرانه و درمانی موجود اثرات مضری بر بنه و محیط طبیعی داشته است. در نتیجه، جستجو برای روش‌های کارآمد و سازگار با محیط زیست مانند عوامل کنترل بیولوژیکی به یک امر ضروری تبدیل شده است.

روش‌ها: توزیع نامتجانس جوامع میکروبی بین میکروارگانیسم‌های ریزوسفری و زعفران به عنوان اکتشاف اساسی برای کشف علل زمینه‌ای بیماری پوسیدگی عمل می‌کند. نمونه‌هایی از اندام‌های مختلف زعفران و خاک ریزوسفر جمع‌آوری شد و داده‌های توالی‌یابی از جوامع میکروبی با استفاده از روش‌های توالی‌یابی ژن 16S rRNA و ITS تفسیر شد. این امر بررسی عمیق ترکیب و تغییرات میکروارگانیسم‌ها را در گیاهان زعفران سالم و بیمار تسهیل می‌کند. یافته‌ها: یافته‌ها نشان داد که بیماری پوسیدگی باعث کاهش فراوانی و تنوع میکروارگانیسم‌ها در زعفران می‌شود و شبکه‌های هم‌زمان قارچی پایداری کمتری داشتند و جوامع آن‌ها نسبت به جامعه باکتریایی به بیماری پوسیدگی حساس‌تر بودند. Fusarium جنس غالب در نمونه های بیمار بود که 99.19٪ و 89.77٪ از جوامع را در برگ ها و بنه های بیمار تشکیل می داد. با بنه‌ها و برگ‌هایی که نسبت به سایر اندام‌های گیاهی حساسیت بیشتری نسبت به عفونت نشان می‌دهند.

برخی از گونه‌های باکتریایی مفید غنی‌شده در گیاهان بیمار نیز در شبکه‌ها شناسایی شدند، آنها یک رابطه متضاد با فوزاریوم نشان دادند، که نشان‌دهنده پتانسیل این باکتری‌ها برای استفاده در استراتژی‌های کنترل بیولوژیکی علیه بیماری پوسیدگی است. این بینش ها می تواند برای توسعه عوامل کنترل زیستی با هدف مبارزه با این بیماری گیاهی ارزشمند باشد. نتیجه‌گیری: این یافته‌ها به طور قابل توجهی درک ما را از تعاملات زعفران- میکروبیوم ارتقا می‌بخشد و می‌تواند داده‌های اساسی و مهمی را برای بهبود عملکرد و کیفیت زعفران در فرآیند توسعه پایدار ارائه دهد.

Purpose: Rot disease caused by Fusarium poses a formidable threat to the growth of saffron (Crocus sativus L.), resulting in substantial damage to both yield and quality. It is paramount to delve into the root causes of rot disease in saffron to optimize both yield and quality. Existing preventive and treatment modalities have exerted deleterious effects on corms and the natural environment. Consequently, the quest for efficacious and eco-friendly methods such as biological control agents has become an urgent imperative. Methods: The disparate distribution of microbial communities between rhizospheric microorganisms and saffron serves as the foundational exploration for uncovering the underlying causes of rot disease. Samples from various saffron organs and rhizosphere soil were gathered, and the sequencing data from the microbial communities were interpreted using 16S rRNA and ITS gene sequencing methods.

This facilitated an in-depth examination of the composition and changes of microorganisms in both healthy and diseased saffron plants. Results: The findings indicated rot disease reduced the abundance and diversity of microorganisms in saffron, and the fungal co-occurrence networks were less stable and their communities were more sensitive to rot disease than the bacterial community. Fusarium was the predominant genus in diseased samples, accounting for 99.19% and 89.77% of the communities in diseased leaves and corms. With corms and leaves displaying heightened susceptibility to infection compared to other plant organs. Some of the beneficial bacterial taxa enriched in the diseased plants were also identified in networks, they showed an antagonistic relationship with Fusarium, suggesting a potential for these bacteria to be used in biologically based control strategies against rot disease.

These insights could prove invaluable for the development of biocontrol agents aimed at combating this plant ailment. Conclusion: These findings significantly advance our understanding of saffron-microbiome interactions and could provide fundamental and important data for improving saffron yield and quality in the process of sustainable development.