A diverse group of plant-growth promoting bacteria were isolated in button mushroom (Agaricus bisporus) media to investigate the plant-growth promoting traits of compounds including indole acetic acid (IAA), ammonia, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase, siderophore, and hydrogen cyanide. Twenty-one bacterial strains showing positive effects for all the test traits were selected and classified to confirm bacterial diversity in the media habitat. Plant-growth promoting traits of the isolates were also assessed. All strains produced IAA ranging from 20 ㎍/mL to 250 ㎍/mL. Most of the isolates produced more than 80% siderophore. Four strains (Pantoea sp., PSB-08, Bacillus sp., PSB-13, Pseudomonas sp., PSB-17, and Enterobacter sp., PSB-21) showed outstanding performances for all the tested traits. In a bioassay of these four strains using mung bean plant, the best growth performances (23.16 cm, 22.98 cm, 2.27 g/plant, and 1.83 g/plant for shoot length, root length, shoot dry weight, and root dry weight, respectively) were obtained from the plants co-inoculated with Bacillus sp., PSB-13. The resultant data indicate that button mushroom media have got a diverse group of bacteria with plant growth promoting abilities. Thus, the media could be a good recycling resource for using to an effective bio-fertilizer.
Saline or alkaline condition in soil inhibits growth of most crop plants and limits crop yields in many parts of the world. Augmenting an alkaline soil with alkali-tolerant bacteria capable of promoting plant growth can be a promising approach in expanding fertile agricultural land. Near-shore environments of Dokdo Island, a remote island located in the middle of the East Sea, appear to have patches of seawater-influenced haloalkaline soil that is unsupportive for growth of conventional plants. To exploit metabolic capacities of alkali-tolerant bacteria for promoting plant growth in saline or alkaline soils, we isolated of alkali-tolerant bacteria from near-shore soil samples in Dokdo and investigated properties of the isolates. Alkali-tolerant bacteria were selectively cultivated by inoculating suspended and diluted soil samples on a plate medium adjusted to pH 10. Fifty colonies were identified based on their $GTG_5$-PCR genomic fingerprints and 16S rRNA gene sequences. Most isolates were affiliated to alkali-tolerant and/or halotolerant genera or species of the phyla Firmicutes (68%), Proteobacteria (30%) and Actinobacteria (2%). Unlike the typical soil bacterial flora in the island, alkali-tolerant isolates belonged to only certain taxa of terrestrial origin under the three phyla, which have traits of plant growth promoting activities including detoxification, phytohormone production, disease/pest control, nitrogen-fixation, phosphate solubilization or siderophore production. However, Firmicutes of marine origin generally dominated the alkali-tolerant community. Results of this study suggest that haloalkaline environments like Dokdo shore soils are important sources for plant growth promoting bacteria that can be employed in bio-augmentation of vegetation-poor alkaline soils.
Azospirillum sp., photosynthetic bacteria(Rhodopseudomonas sp.) and Pseudomonas sp. were separated and screened from soil and soilless culture, and identificated. The antifungal activities against root-infected pathogens and plant growth promoting effects of the cultured solution of the starins(5.0$\times$105 cells/$m\ell$) in the peatmoss compost on the early growth of cucumber and tomato seedling were investigated. Azospirillum sp. and Pseudomonas sp. showed a antifungal activities against Fusarium sp., Pythium sp. and Rhizoctonia sp in thed ranges of 51.0% to 72.0% on potato dextrose agar medium, however photosynthetic bacteria had not antifungal activities. When cultured solution of Azospirillum sp., photosynthetic bacterial and Pseudomonas sp. were bacterialized by mixing with peatmoss compost, early growth of cucumber and tomato in terms of plant height, number of leaves, leaf area, root length, fresh anf dry weight of leaf, stem and root were promoted, especially photosynthetic bacteria had a the best plant growth promting activities.
Using salt-tolerant bacteria to protect plants from salt stress is a promising microbiological treatment strategy for saline-alkali soil improvement. Here, we conducted research on the growth-promoting effect of Brevibacterium frigoritolerans on wheat under salt stress, which has rarely been addressed before. The synergistic effect of B. frigoritolerans combined with representative salt-tolerant bacteria Bacillus velezensis and Bacillus thuringiensis to promote the development of wheat under salt stress was also further studied. Our approach involved two steps: investigation of the plant growth-promoting traits of each strain at six salt stress levels (0, 2, 4, 6, 8, and 10%); examination of the effects of the strains (single or in combination) inoculated on wheat in different salt stress conditions (0, 50, 100, 200, 300, and 400 mM). The experiment of plant growth-promoting traits indicated that among three strains, B. frigoritolerans had the most potential for promoting wheat parameters. In single-strain inoculation, B. frigoritolerans showed the best performance of plant growth promotion. Moreover, a pot experiment proved that the plant growth-promoting potential of co-inoculation with three strains on wheat is better than single-strain inoculation under salt stress condition. Up to now, this is the first report suggesting that B. frigoritolerans has the potential to promote wheat growth under salt stress, especially combined with B. velezensis and B. thuringiensis.
Subhashini Wijeysingha;Buddhi C. Walpola;Yun-Gu Kang;Min-Ho Yoon;Taek-Keun Oh
농업과학연구
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제50권4호
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pp.759-771
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2023
Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are naturally occurring bacteria that intensively colonize plant roots and are crucial in promoting the crop growth. These beneficial microorganisms have garnered considerable attention as potential bio-inoculants for sustainable agriculture. PGPR directly interacts with plants by providing essential nutrients through nitrogen fixation and phosphate solubilization and accelerating the accessibility of other trace elements such as Cu, Zn, and Fe. Additionally, they produce plant growth-promoting phytohormones, such as indole acetic acids (IAA), indole butyric acids (IBA), gibberellins, and cytokinins.PGPR interacts with plants indirectly by protecting them from diseases and infections by producing antibiotics, siderophores, hydrogen cyanide, and fungal cell wall-degrading enzymes such as glucanases, chitinases, and proteases. Furthermore, PGPR protects plants against abiotic stresses such as drought and salinity by producing 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase and modulating plant stress markers. Bacteria belonging to genera such as Bacillus, Pseudomonas, Burkholderia, Pantoa, and Enterobacter exhibit multiple plant growth-promoting traits, that can enhance plant growth directly, indirectly, or through synergetic effects. This comprehensive review emphasizes how PGPR influences plant growth promotion and presents promising prospects for its application in sustainable agriculture.
Ethylene is a key gaseous hormone that controls various physiological processes in plants including growth, senescence, fruit ripening, and responses to abiotic and biotic stresses. In spite of some of these positive effects, the gas usually inhibits plant growth. While chemical fertilizers help plants grow better by providing soil-limited nutrients such as nitrogen and phosphate, overusage often results in growth inhibition by soil contamination and subsequent stress responses in plants. Therefore, controlling ethylene production in plants becomes one of the attractive challenges to increase crop yields. Some soil bacteria among plant growth-promoting rhizobacteria (PGPRs) can stimulate plant growth even under stressful conditions by reducing ethylene levels in plants, hence the term "stress controllers" for these bacteria. Thus, manipulation of relevant genes or gene products might not only help clear polluted soil of contaminants but contribute to elevating the crop productivity. In this article, the beneficial soil bacteria and the mechanisms of reduced ethylene production in plants by stress controllers are discussed.
도시화 및 산업화로 인해 발생된 중금속으로 오염된 토양의 정화는 인간의 건강 뿐 아니라 지구생태계의 지속성을 위해 매우 중요하다. 중금속 오염 토양 정화 기술 중 식물상복원법은 타 방법에 비해 처리 단가가 저렴하고, 토양 비옥도 및 생물 다양성이 영향을 덜 받는 환경친화적인 방법이다. 이러한 식물상복원법에 식물생장촉진세균(plant growth promoting bacteria, PGPB)을 도입하여 중금속 독성 하에서 식물 생장을 촉진하고 중금속 정화 효율을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 주요 토양오염물인 중금속의 발생원, 미생물·식물·인간에 미치는 중금속 영향 및 PGPB의 식물생장촉진 기작을 정리하였다. 중금속 오염 토양 정화를 위하여 식물상복원에 PGPB의 활용에 관한 최근 10년 동안의 연구 동향을 분석하였다. 또한, PGPB의 실제 적용 시 중금속 제거 효율에 미치는 다양한 환경 인자와 PGPB의 접종 방법의 영향을 고찰하였다. PGPB 활용 식물상복원 기술의 혁신을 위해서는 실제 현장에서 PGPB의 거동과 식물-PGPB-자생미생물 사이의 상호작용에 대한 이해가 필요하다.
Plant growth promoting rhizobacteria and endophytic bacteria were isolated from different varieties of turmeric (Curcuma longa L.) from South India. Totally 50 strains representing, 30 PGPR and 20 endophytic bacteria were identified based on biochemical assays and 16S rDNA sequence analysis. The isolates were screened for antagonistic activity against Pythium aphanidermatum (Edson) Fitzp., and Rhizoctonia solani Kuhn., causing rhizome rot and leaf blight diseases in turmeric, by dual culture and liquid culture assays. Results revealed that only five isolates of PGPR and four endophytic bacteria showed more than 70% suppression of test pathogens in both assays. The SEM studies of interaction zone showed significant ultrastructural changes of the hyphae like shriveling, breakage and desication of the pathogens by PGPR B. cereus (RBacDOB-S24) and endophyte P. aeruginosa (BacDOB-E19). Selected isolates showed multiple Plant growth promoting traits. The rhizome bacterization followed by soil application of B. cereus (RBacDOB-S24) showed lowest Percent Disease Incidence (PDI) of rhizome rot and leaf blight, 16.4% and 15.5% respectively. Similarly, P. aeruginosa (BacDOB-E19) recorded PDI of rhizome rot (17.5%) and leaf blight (17.7%). The treatment of these promising isolates exhibited significant increase in plant height and fresh rhizome yield/plant in comparison with untreated control under greenhouse condition. Thereby, these isolates can be exploited as a potential biocontrol agent for suppressing rhizome rot and leaf blight diseases in turmeric.
Plant growth-promoting (PGP) bacteria can be used as bioresources to enhance phytoremediation through their PGP traits and pollutant removal capacity. In this study, 49 rhizobacteria were primarily isolated from the rhizosphere of tall fescue grown in diesel- and heavy metal-contaminated soil. Their biosurfactant production, phosphate (P) solubilization, and siderophore production were qualitatively and quantitatively evaluated to identify superior PGP bacteria. The optimal conditions for the growth of PGP bacteria and the stability of their PGP traits were a temperature of 35℃, a pH of 7, and 2 days of cultivation time. Four superior PGP bacteria (Pseudomonas sp. NL3, Bacillus sp. NL6, Bacillus sp. LBY14, and Priestia sp. TSY6) were finally selected. Pseudomonas sp. NL3 exhibited superior biosurfactant production and P solubilization. Bacillus sp. NL6 showed the highest P solubilization and superior production of biosurfactants and siderophores. Bacillus sp. LBY14 offered the best siderophore production and impressive P solubilization. Priestia sp. TSY6 had superior capacity for all three PGP traits. Through their secretion of beneficial PGP metabolites, the four bacteria isolated in this study have the potential for use in the phytoremediation of contaminated soil.
The growth stimulation of wild plants by several bacterial species showing plant growth-promoting capabilities was examined in a barren lakeside area at Lake Paro, Korea. Microbial numbers and activities in the field soil were monitored for 73 days after inoculation of the bacteria. The acridine orange direct counts for the total soil bacterial populations ranged between $2.0-2.3{\times}10^{9}\;cells/g$ soil and $1.4-1.8{\times}10^{9}\;cells/g$ soil in the inoculated and uninoculated soils, respectively. The numbers of Pseudomonas spp., which is known as a typical plant growth-promoting rhizobacteria, and the total microbial activity were higher in the inoculated soil compared to those in the uninoculated soil. The average shoot and root lengths of the wild plants grown in the inoculated soil were 17.3 cm and 12.4 cm, respectively, and longer than those of 11.4 cm and 8.5 cm in the uninoculated soil. The total dry weight of the harvested wild plants was also higher in the inoculated soil (42.0 g) compared to the uninoculated soil (35.1 g). The plant growth-promoting capabilities of the inoculated bacteria may be used for the rapid revegetation of barren or disturbed land, and as biofertilizer in agriculture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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