اثر تلقیح فرانکیا بر رشد، تغذیۀ معدنی و تثبیت نیتروژن در توسکای قشلاقی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشیار، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 دانشیار و رئیس موسسه تحقیقات خاک و آب

چکیده

توسکای قشلاقی با اکتینومیست فرانکیا همزیست بوده و قادر به تثبیت زیستی نیتروژن و تأمین نیاز خود است؛ بنابراین شناسایی جدایه‌های کارامد فرانکیا با توانایی زیاد تثبیت نیتروژن، برای افزایش رشد و بهبود وضعیت تغذیه‌ای توسکای قشلاقی ضروری است. بدین منظور 25 گره ریشه‌ای فرانکیا از ریشۀ درختان توسکای قشلاقی در نقاط مختلف استان گیلان برداشت شد. سوسپانسیون گره‌ها در شرایط گلخانه‌ای به نهال‌های رشدکرده در شن استریل تلقیح شد. پس از ده هفته گیاهان برداشت ‌شده و خصوصیات رویشی، تغذیه‌ای و مقدار نیتروژن تثبیت‌شده در آنها اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که بیشتر گره‌های ریشه‌ای سبب بهبود خصوصیات رویشی و تغذیه‌ای نهال‌ها نسبت به شاهد شده‌اند. مقدار نیتروژن تثبیت‌شده در نهال‌ها از 017/0 تا 337/0 میلی‌گرم نیتروژن در میلی‌گرم گره متغیر بود؛ بیشترین مقدار نیتروژن در نهال‌های تلقیح‌شده با تیمار Alnus glutinosa6 تثبیت‌شده است. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین وزن گره، زیست‌تودۀ گیاه و غلظت عناصر غذایی گیاه وجود داشت که بیانگر اثر مثبت تلقیح میکروبی است. با توجه به نتایج می‌توان گفت که برای رشد بهتر و کمک به استقرار نهال‌های توسکا، تلقیح آنها با جدایه یا سویه‌های مناسب فرانکیا ضرورت دارد. بر این اساس تیمار AG6 اثر بهتری بر رشد گیاهان دارد و می‌توان برای تکثیر و مطالعات بعدی از آن استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of Frankia inoculation on growth, mineral nutrition, and N2-fixation of Alnus glutinosa

نویسندگان [English]

  • Ehsan Kahneh 1
  • Amir Lakzian 2
  • Alireza Astaraii 3
  • Kazem Khavazi 4
1 PhD Student Soil Science Department ّFaculty of Agriculture Ferdowsi University of Mashhad
2 Professor of soil Microbiology Soil Science Department ّFaculty of Agriculture Ferdowsi University of Mashhad
3 Associated Professor Soil Science Department ّFaculty of Agriculture Ferdowsi University of Mashhad
4 Associated Professor, Soil and Water Research Institute, Karaj, I.R. Iran
چکیده [English]

Frankia symbiosis with Alnus glutinosa improves the growth and nutrition of the host plant. Therefore, the establishment of high N2-fixing activities, active nodule-forming populations of Frankia in soil is desirable. In this study, seedlings of A. glutinosa were inoculated with Frankia isolated from twenty-five root nodules of A. glutinosa in different sites of Guilan province, northern Iran. The seedlings were grown in pots filled with sterilized sand in a green-house. The seedling growth, N2-fixation and nodulation were measured 10 weeks after inoculation. The Inoculated seedling had higher dry weight of shoots, roots and nodules, and nutrients content compared to control. The N2-fixing activity varied from 0.017 to 0.337 mg N mg-1 nodules. The greatest N2-fixing capacity was observed in seedlings inoculated with AG6 Frankia crushed nodules compared with other treatments. There was a significant positive correlation coefficient between nodule dry weight, plant biomass and nutrients contents, that resulted of microbial inoculation effects. The results revealed that introduced Frankia could improve the growth and N2-fixation of A. glutinosa. Thus, selection true sources of inoculums that have a considerable influence to A. glutinosa and optimizing the sustainable production of these inoculums are needed. We concluded that AG6 had a superior effect on A. glutinosa seedlings and can be used for future studies. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alnus glutinosa
  • Frankia
  • Root nodule
  • N2-fixation
[1]. Benson, D.R. (1982). Isolation of Frankia Strains from Alder Actinorhizal Root Nodules. Applied Environmental Microbiology, 44(2): 461-465.

[2]. Benson, D.R., and Silvestre, W.B. (1993). Biology of Frankia strains, actinomycete symbionts of actinorhizal plants. Microbiological Reviews, 57(2): 293-319.

[3]. Burns, R.C., and Hardy, R.W.F. (1975). Nitrogen fixation in bacteria and higher plants. Springer-Verlag, New York.

[4]. Wolters, D.J., Akkermans, A.D.L., and Van Dijk, C. (1997). Ineffective Frankia Strains in wet stands of Alnus Glutinosa L. Gaertn. In the Netherlands. Soil Biology and Biochemistry, 29(11-12): 1707-1712.

[5]. Newton, M., El Hassen, B.A., and Zavitkovski, J. (1968). Role of red alder in western Oregon forest succession. In: "Biology of Alder". U.S. Department of Agriculture., Forest Service. Pacific Northwest Forest Range Experiment Station, Portland, Oregon, 73-83.

[6]. Wheeler, C.T., Hollingsworth, M.K., Hooker, J.E., McNeill, J.D., Mason, W.L., Moffat, A.J. and Sheppard, L.J. (1991). The effect of inoculation with either cultured Frankia or crushed nodules on nodulation and growth of Alnusrubra and Alnus glutinosa seedlings in forest nurseries. Forest Ecology and Management, 43(1-2): 153-166.

[7]. Schrader, J.A., and Graves, W.R. (2008). Nodulation and Growth of Alnus nitida and Alnus maritime Inoculated with Species-specific and Non-specific Frankia.Journal of Environmental Horticulture, 26(1): 29-34.

[8]. Moffat, A.J. (2000). Effect of inoculation with Frankia on the growth and nutrition of alder species and inter planted Japanese larch on restored mineral workings. Forestry, 73(3): 215-223.

[9]. Welsh, A.K., Dawson, J.O., Gottfried, G.J. and Hahn, D. (2009). Diversity of Frankia populations in root nodules of geographically isolated Arizona alder trees in central Arizona (United States). Applied and Environmental Microbiology, 75(21): 6913-6918.

[10]. Myrold, D.D. (1994). Frankia and the Actinorhizal Symbiosis. In: Methods of Soil Analysis, Part 2. Microbiological and Biochemical properties-SSSA Book Series, no.5., Soil Science Society of America, Madison.

[11]. Vásquez, L., Pérez, N.O., and Valdés, M. (2000). Isolation and symbiotic characteristics of Mexican Frankia strains associated with Casuarina. Applied Soil Ecology, 14(3): 249-255.

[12]. Reddell, P., Rosbrook, P.A., Bowen, G.D., and Gwaze, D. (1988). Growth response in casuarina cunninghamiana plantings to inoculation with Frankia. Plant and Soil, 108(1): 76-86.

[13]. Hoagland, D.R., and Arnon, D.I. (1950). The water culture method for growing plant without soil. California Agricultural Experiment Station: Circular, California.

[14]. Gray, J.T., and Schlesinger, W.H. (1983). Nutrient use by evergreen and deciduous shrubs in southern California. Journal of Ecology, 71: 43-56.

[15]. Muthukumar, T., and Udaiyan, K. (2006). Growth of nursery-grown bamboo inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi and plant growth promoting rhizobacteria in two soil types with and without fertilizer application. New Forests, 31(3): 469-485.

[16]. NG, B.H. (1987). The effects of salinity on growth, nodulation and nitrogen fixation of Casuarina equisetifolia. Plant and Soil, 103(1): 123-125.

[17]. Motsara, M.R. and Roy, R.N. (2008). Guide to laboratory establishment for plant nutrient analysis. FAO, Rome, Italy.

[18]. SAS Institute (2003). JMP: Statistics and graphics guide, version 5.1.SAS Institute, Cary, North Carolina.

 [19]. Oliveira, R.S., Castro, P.M.L., Dodd, J.C., and Vosatka, M. (2005). Synergistic effect of Glomus intraradices and Frankia spp. on the growth and stress recovery of Alnus glutinosa in an alkaline anthropogenic sediment. Chemosphere, 60(10): 1462-1470.

[20]. Arnone, J.A., and Gordon, J.C. (1990). Effect of nodulation, nitrogen fixation and CO2 enrichment on the physiology, growth and dry mass allocation of seedlings of Alnus rubra Bong. New Phytologist, 116: 55-66.