Document

Biological control of monosporascus root rot and vine decline disease of muskmelon (cucumis melo L.) with antagonistic rhizobacteria

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2018
Language
English
Subject
English abstract
Monosporascus root rot and vine decline (MRVD), which is caused by Monosporașcus cannonballus Pollack & Uecker is a destructive disease of muskmelon (Cucumis melo L.) worldwide. Since the pathogen is soil-borne, control of this disease is very difficult. The objectives of this study were to isolate native antagonistic rhizobacteria and to evaluate their ability to promote plant growth and to provide protection against M. cannonballus. A total of 38 bacterial colonies isolated from the rhizosphere soil of muskmelon and cucumber collected from Barka, Al Batinah South Governorate of Sultanate of Oman were screened for their in vitro antagonism against M. cannonballus. Among them, five isolates, designated as B4, B7 and B10, Pseudomonas resinovorans B11 and P. aeruginosa AT3 showed a significant level of antagonism and the inhibition zone ranged from 5.6 mm to 25.9 mm. Scanning electron microscopic observation of the hyphae of M. cannonballus at the margin of the inhibition zone showed morphological changes including shrinkage, loss of turgidity, pit formation and deformation. On the basis of antagonism, the above five bacterial isolates were chosen for further investigation. Based on the 16S rRNA gene sequencing, the unknown rhizobacterial isolates were identified as Bacillus amyloliquefaciens (B4), Pseudomonas mendocina (B7) and Bacillus endophyticus (B10). Analysis of plant growth-promoting potential of the bacterial antagonists by paper towel method revealed that seed bacteriz bacterial strains had no significant (P<0.05) effect on seed germination percentage, shoot length, root length and seedling vigour. Compatibility analysis of the five bacterial isolates using cross-streak assay revealed no incompatibility among all the tested isolates or with Trichoderma viride. A greenhouse experiment was conducted to evaluate the effectiveness of the bacterial antagonists in reducing the incidence of MRVD of melon plants. Among the biocontrol agents tested, P. resinovorans B11 was the most effective for control of MRVD in melon. When applied as seed treatment and soil application, P. resinovorans B11 significantly reduced the incidence of MRVD by 93.1%, relative to the pathogen control. Application of P. resinovorans B11 as seed treatment plus soil application did not have any significantly negative effects on vine length (P<0.05). Among the bacterial strains tested, P. mendocina B7 alone exhibited endophytic movement in melon plants. To identify the antifungal compound(s) produced by the most promising antagonistic bacterial strain, the cell-free culture filtrate of P. resinovorans B11 was analyzed by thin layer chromatography, which revealed a visible band at 360 nm with an Rf of 0.23. Results of the gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis showed that two compounds with retention time (RT) of 4.25 min and 10.58 min were present in the fluorescent band eluted at Rf0.23. By matching the mass spectra of these compounds with those found in the NIST/ Wiley database, these compounds were identified as 5-hydroxy-2-pentanone (RT: 4.25 min) and hydroxy-4-methyl-2 pentanone (RT: 10.58 min) with molecular weights of 102.13 and 116.16, respectively. This study is the first proof of the efficacy of P. resinovorans in the management of Monosporascus root rot and vine decline of muskmelon.
Arabic abstract
يعتبر مرض تعفن الجذور وتدهور الشمام الذي يسببه فطر Monosporascus cannonballus Pollack Uecker & من الأمراض المدمرة لمحصول الشمام ( Cucumis # melo L) في مناطق كثيرة من أنحاء العالم. وبما أن العامل الممرض ينتقل بواسطة التربة ؛ فإن السيطرة على المرض شديدة الصعوبة. هدفت هذه الدراسة إلى عزل بكتيريا محلية معادية لتقييم مقدرتها في تحفيز نمو النبات وتوفير الوقاية ضد فطر .M cannonballus. تم فحص مجموعة 38 مستعمره بكتيرية معزولة من تربة جذور الشمام و الخيار التي تم جمعها من بركاء، محافظة جنوب الباطنة بسلطنة عمان و ذلك لتحديد تاثيرهما في المختبر ضد .M cannonballus. من بين أنواع البكتريا هذه كانت هناك خمسة أنواع هي .B7 and B10 , P ,4 resinovorants B11 and P . aeruginosa AT3 أظهرت مستوی مهمة من التأثير على الفطر حيث تراوحت منطقة التثبيط بين 5 . 6 ملمتر و 25 . 9 ملمتر. أظهر الفحص بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح للخيوط الفطرية في M . cannonballus عند هامش منطقة التثبيط تغيرات شكلية بما في ذلك الأنكماش وفقدان الإمتلاء وتشكل الحفر والتشوه. وبناء على درجة التضاد فقد تم اختيار سلالات البكتيريا المذكورة لمزيد من الدراسة. وبناء على التركيبة الوراثية المورث 16S rRNA gene تم تصنيف سلالات البكتيريا الرايزوبية Bacillus amyloliquefaciens (B4), Pseudomonas mendocina (B7) and Bacillus : jy15 ( endophyticus ( B10 . أظهر تحليل إمكانات تعزيز نمو النبات للمضادات البكتيرية أن السلالات البكتيرية ليس لها تاثير معنوي (P < 0 . 05) على نسبة إنبات البذور ، طول الساق ، طول الجذر و قوة الشتلات. فيما كشف تحليل التوافق بين العزلات البكتيرية الخمسة باستخدام اختبار المقايسة المتقاطعة أن كل العزلات التي تم اختبارها متوافقة مع بعضها البعض ومع ال Trichoderma viride. تم إجراء تجربة في بيت محمي التقييم كفاءة البكتريا المضادة في تخفيف الإصابة بمرض تدهور الكروم (MRVD) على نباتات الشمام. وبين عوامل المقاومة الحيوية التي تمت دراستها ، تبين أن Presinovorans B11 كان الأكثر تأثيرة للسيطرة على ال MRVD في الشمام. فعندما تم استخدامه كمعالجة للبذور و كذلك إضافته للتربة أدى إلى انخفاض نسبة الإصابة بحوالي 93% مقارنة بالعينة الممرضة الحاكمة. استخدام P . resinovorans B11 كمعالجة
للبذور بالإضافة إلى تطبيق التربة لم يظهر أي آثار سلبية على طول الكرمة (P < 0 . 05). تم كذلك تقييم الحركة الداخلية للبكتريا التي تم ادخالها إلى محصول الشمام. ومن بين سلالات البكتريا التي تم اختبارها وجد أن .P mendocrina B7 موجودة داخل نباتات الشمام ولتحديد المركبات المضادة للفطريات التي تنتجها سلالات البكتريا المضادة المبشرة ، تم تحليل ترشيح التزرعة الخالية من الخلايال
P . resinovorans B11 بواسطة الكروماتوغرافية الرقيقة والتي كشفت حزمة مرئية مع R يساوي 0 . 23. أوضحت نتيجة تحليل الطيف الكروماتوغرافي الغازي ( GC - MS ) أن هناك مركبان لديهم وقت استبقاء قدره 4 . 25 و 10 . 58 دقيقة في حزمة الفلورسنت التي تمت ازالتها عند RF 0 . 23. بمقارنة أطياف الكتلة لهذين المركبين والتي توجد في قاعدة بيانات NIST / Wiley تم تعريف هذين المركبين لك 5 hydroxy - 2 - pentanone ( RT : 4 . 25 ) and hydroxy - 4 - methyl - 2 - pentanone RT): 10 . 58 ) بأوزان جزيئية قدرها 102 . 13 و 116
. 16 ، على التوالي. وإلى حد علمنا تعتبر هذه أول دراسة مفصلة عن السيطرة على مرض تدهور الشمام MRVD باستخدام بكتريا .Presinovorcurs
Category
Theses and Dissertations

Author's Work

Same Subject

Theses and Dissertations
0
0
Al-Ansariyah, Sara Mohammed Ahmed.
Sultan Qaboos University
2018
Theses and Dissertations
1
0
Al-Sadrani, Mohammed Ahmed Nasser.
Sultan Qaboos University
2018
Theses and Dissertations
1
0
Al-Maqbaliyah, Hanan Salim Hamed.
Sultan Qaboos University
2011
Theses and Dissertations
0
0
AL-Sadrani, Mohammed Ahmed Nasser
Sultan Qaboos University
2018