مدولاسیون ناشی از دما ژن‌های PGP مقاوم به استرس که از Bacillus sp. IHBT-705 مرتبط با ریزوسفر زعفران (Crocus sativus): گنجینه ای طبیعی از محرک های زیستی میکروبی.

علاقه مجددی به کشاورزی پایدار وجود دارد که در آن ریزوباکتری‌های جدید محرک رشد گیاه (PGPR) برای توسعه محرک‌های زیستی کارآمد مورد بررسی قرار می‌گیرند. نیاز کلیدی یک میکروب برای واجد شرایط بودن به عنوان یک کاندید خوب برای توسعه یک محرک زیستی، ویژگی های محرک رشد گیاهی (PGP) ذاتی آن است. اگرچه مطالعات متعددی برای ارزیابی اثرات مفید PGPRs بر رشد گیاه در شرایط نرمال و تحت تنش انجام شده است، اما اطلاعات زیادی در مورد خصوصیات خصوصیات ذاتی PGPR تحت تنش در دسترس نیست. در اینجا، ما بر درک چگونگی تأثیر استرس دما بر عملکرد ژن‌های مقاوم به استرس و PGP Bacillus sp تمرکز کردیم. IHBT-705 جدا شده از ریزوسفر زعفران (Crocus sativus).

برای انجام این مطالعه، Bacillus sp. IHBT-705 تحت رژیم‌های دمایی مختلف رشد کرد، صفات PGP آن‌ها از محدوده دمای بسیار پایین تا بسیار بالا ارزیابی شد و روند بیان ژن‌های مقاوم به تنش و PGP مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که Bacillus sp. IHBT-705 یک PGPR مقاوم در برابر استرس است زیرا در دماهای بین 4-50 درجه سانتیگراد زنده مانده و تکثیر می شود، محدوده pH وسیعی را تحمل می کند (5-11)، در برابر شوری بالا (8٪) و اسمولاریته (10٪ PEG) مقاومت می کند. ). صفات PGP تحت رژیم های دمایی مختلف متفاوت بود که نشان می دهد دما بر عملکرد ژن های PGP تأثیر می گذارد. این بیشتر از طریق توالی یابی کل ژنوم و سپس با تجزیه و تحلیل بیان ژن مشخص شد که در آن ژن‌های خاصی مانند cspB، cspD، hslO، grpE، rimM، trpA، trpC، trpE، fhuC، fhuD، acrB5 حساس به دما هستند در حالی که نسبت به سرما مقاوم هستند.

و cspC)، گرما حل شدن فسفات متحمل (htpX) (pstB1)، تولید سیدروفور (fhuB و fhuG) و کلونیزاسیون ریشه (xerC1 و xerC2) بسیار متنوع هستند زیرا می‌توانند در دمای پایین و بالا به خوبی بیان شوند. علاوه بر این، پتانسیل محرک زیستی از طریق یک مطالعه گلدانی روی برنج (Oryza sativa)، که در آن کاربرد Bacillus sp. IHBT-705 طول ساقه، ریشه و تعداد ریشه را نسبت به شاهد بهبود بخشید. بر اساس ترکیب ژنتیکی، پتانسیل تحمل استرس، حفظ صفات PGP در شرایط استرس و پتانسیل افزایش دهنده رشد، Bacillus sp. IHBT-705 را می توان کاندیدای خوبی برای تولید محرک های زیستی دانست.

There is a renewed interest in sustainable agriculture wherein novel plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are being explored for developing efficient biostimulants. The key requirement of a microbe to qualify as a good candidate for developing a biostimulant is its intrinsic plant growth-promoting (PGP) characteristics. Though numerous studies have been conducted to assess the beneficial effects of PGPRs on plant growth under normal and stressed conditions but not much information is available on the characterization of intrinsic traits of PGPR under stress. Here, we focused on understanding how temperature stress impacts the functionality of key stress tolerant and PGP genes of Bacillus sp. IHBT-705 isolated from the rhizosphere of saffron (Crocus sativus).

To undertake the study, Bacillus sp. IHBT-705 was grown under varied temperature regimes, their PGP traits were assessed from very low to very high-temperature range and the expression trend of targeted stress tolerant and PGP genes were analyzed. The results illustrated that Bacillus sp. IHBT-705 is a stress-tolerant PGPR as it survived and multiplied in temperatures ranging from 4°C-50°C, tolerated a wide pH range (5-11), withstood high salinity (8%) and osmolarity (10% PEG). The PGP traits varied under different temperature regimes indicating that temperature influences the functionality of PGP genes.

This was further ascertained through whole genome sequencing followed by gene expression analyses wherein certain genes like cspB, cspD, hslO, grpE, rimM, trpA, trpC, trpE, fhuC, fhuD, acrB5 were found to be temperature sensitive while, cold tolerant (nhaX and cspC), heat tolerant (htpX) phosphate solubilization (pstB1), siderophore production (fhuB and fhuG), and root colonization (xerC1 and xerC2) were found to be highly versatile as they could express well both under low and high temperatures. Further, the biostimulant potential was checked through a pot study on rice (Oryza sativa), wherein the application of Bacillus sp. IHBT-705 improved the length of shoots, roots, and number of roots over control. Based on the genetic makeup, stress tolerance potential, retention of PGP traits under stress, and growth-promoting potential, Bacillus sp. IHBT-705 could be considered a good candidate for developing biostimulants.