تنوع ریزوباکتریوم زعفران در مکان‌های مختلف

قبلاً باکتری‌های ریزوسفر ترویج‌دهنده رشد گیاه (PGPRs) از گیاهان ایزوله شده بودند، با استفاده از تکنیک‌های کشت و تعامل آن‌ها عمدتاً دوطرفه فرض می‌شد. مطالعه معمول دوطرفه، بدون اطلاعاتی درباره میکروبیوم مرتبط، می‌تواند یکی از دلایل موفقیت محدود PGPRs در شرایط میدانی باشد. با در نظر گرفتن نقش PGPRs در ریزوباکتریوم بر رشد و تولید گیاه، مطالعه حاضر با هدف بررسی تنوع ریزوباکتریوم گیاه زعفران که در سه موقعیت جغرافیایی یعنی کشمیر، کیشتوار و بنگلور کشت می‌شود، انجام شد. تغییرات ریزوباکتریوم زعفران در 10 سایت مختلف از 3 موقعیت جغرافیایی با استفاده از توالی‌یابی متاژنومیک آمپلیکون 16S rDNA بررسی شد. از تمام نمونه‌های ریزوسفر، 16 شاخه باکتریایی، 261 جنس و 73 گونه باکتریایی فهرست‌بندی شدند.

ریزوباکتریوم زعفران کشت‌شده در کیشاور به‌طور قابل توجهی با ریزوباکتریوم زعفران کشت‌شده در کشمیر و بنگلور متفاوت بود. جالب توجه است که ریزوباکتریوم زعفران کشت‌شده در بنگلور بسیار مشابه با زعفران کشت‌شده در کشمیر بود و این نشان می‌دهد که ریزوباکتریوم در زعفران “تحت تأثیر گیاه” است زیرا کُرم‌هایی که در بنگلور کاشته شده بودند، از کشمیر آورده شده بودند. با وجود تفاوت در ریزوباکتریوم، ریزوباکتریوم اصلی زعفران شناسایی شد که توسط ۵۳ جنس و هشت گونه باکتریایی متعلق به ۱۱ رده نشان داده شد، بدون توجه به توزیع جغرافیایی آن‌ها.علاوه بر این، ۲۱ باکتری محرک رشد گیاه (PGPR) برای اولین بار از ریزوسفر زعفران گزارش شدند. مزرعه زعفران پربازده ویوین بیشترین تعداد PGPR را داشت؛ این نشان می‌دهد که حضور PGPR برای افزایش عملکرد مهم‌تر از تنوع است. دو باکتری PGPR شامل Rhizobium leguminosarum و Luteibacter rhizovicinus از تمام موقعیت‌ها گزارش شدند به جز کیشتوار که در تلاش‌های قبلی ما برای ایزولاسیون با استفاده از تکنیک‌های کشت مبتنی بر روش‌، از آنجا جدا نشده بود.

پیشنهاد می‌شود به جای انجام ایزولاسیون و غربالگری تصادفی برای PGPRها از ریزوسفر گیاه، یک استراتژی جایگزین با استفاده از فهرست‌بندی متاژنومی جامعه ریزوباکتریوم و کشت PGPR غالب انجام شود. این استراتژی به انتخاب PGPRهای غالب، که مختص گیاه مورد نظر هستند، کمک خواهد کرد.

Earlier plant growth promoting rhizo-bacteria (PGPRs) were isolated from the plants, by cultivation based techniques and the interaction was mostly thought to be bilateral. The routine bilateral study, with no information on the associated microbiome, could be one of the reasons for the limited success of PGPRs in the field conditions. Keeping in view the role of PGPRs in rhizo-bacteriome on the growth and production of plant, the present study was aimed at studying the diversity of the rhizo-bacteriome of saffron grown across three geographical locations namely Kashmir, Kishtwar and Bengaluru.

Variation in the rhizo-bacteriome of saffron growing across 10 different sites from 3 geographical locations was studied using 16S rDNA amplicon metagenomic sequencing. 16 bacterial phyla, 261 genera and 73 bacterial species were cataloged from all the rhizosphere samples. Proteobacteria was a dominant phylum in all the rhizosphere samples. Rhizo-bacteriome of saffron grown in Kishtwar was found to be significantly different from the rhizo-bacteriome of saffron grown in Kashmir and Bengaluru. Interestingly, the rhizo-bacteriome of saffron grown in Bengaluru was very similar to the saffron grown in Kashmir, thereby indicating that the rhizo-bacteriome in saffron is “plant driven” as the corm sown in Bengaluru were from Kashmir. Despite variation in rhizo-bacteriome, core rhizo-bacteriome in saffron was identified that was represented by 53 genera and eight bacterial species belonging to 11 phyla irrespective of their geographical distribution.

In addition, 21 PGPRs were reported for the first time from the saffron rhizosphere. The high yielding saffron field Wuyan was found to have the highest number of PGPRs; this indicates that the presence of PGPR is important for yield enhancement than diversity. The two PGPR Rhizobium leguminosarum and Luteibacter rhizovicinus were reported from all the locations except Kishtwar that had escaped isolation in our previous attempts using cultivation based techniques. It is being proposed instead of going for random isolation and screening for PGPRs from plant rhizosphere, an alternate strategy using metagenomic cataloging of the rhizo-bacteriome community and cultivation of the dominant PGPR should be undertaken. This strategy will help in the selection of dominant PGPRs, specific to the plant in question.