Μοριακός χαρακτηρισμός αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων που απομονώθηκαν από τη ριζόσφαιρα του Triticum aestivum

Abstract

Το σιτάρι θεωρείται παγκοσμίως ως το σημαντικότερο και το πιο διαδεδομένο από τα αγρωστώδη φυτά, τα οποία τόσο από οικονομικής όσο και βιολογικής άποψης αποτελούν τη σπουδαιότερη ομάδα του φυτικού βασιλείου.

Το μεγαλύτερο ποσοστό (>90 %) του εδαφικού αζώτου, το οποίο είναι απαραίτητο για πολλά αγρωστώδη, βρίσκεται στη μη αφομοιώσιμη, από τους περισσότερους ανώτερους φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς, μορφή. Η τροφοδότηση της ριζόσφαιρας των σιτηρών με άζωτο στη φύση, επιτελείται από τα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια ελεύθερης διαβίωσης.

Αντικείμενο μελέτης της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής αποτέλεσε ο μοριακός χαρακτηρισμός έντεκα στελεχών αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων, που απομονώθηκαν από τη ριζόσφαιρα φυτών μαλακού σιταριού Triticum aestivum, προερχόμενα από γεωγραφικά διαμερίσματα που αποτελούν τους κύριους σιτοβολώνες της Ελλάδας. Για το μοριακό χαρακτηρισμό των εν λόγω στελεχών, πραγματοποιήθηκε ανάλυση του συντηρημένου γονιδίου 16S rRNA, μια προσέγγιση πλέον αποδεκτή και διαδεδομένη για την κατάταξη των προκαρυωτικών οργανισμών, και έπειτα του γονιδίου dnaK, που κωδικοποιεί για μόρια τσαπερόνης τα οποία επιτελούν σημαντικές κυτταρικές λειτουργίες. Εν συνεχεία, αναλύθηκε το δομικό γονίδιο nifH, που κωδικοποιεί για τη Fe-πρωτεΐνη της νιτρογενάσης (αναγωγάση της νιτρογενάσης) και είναι υπεύθυνο για την ιδιότητα της αζωτοδέσμευσης των PGPRs βακτηρίων, προκειμένου να εκτιμηθεί η αζωτοδεσμευτική δραστηριότητα του εκάστοτε στελέχους. Τέλος, σε ορισμένα βακτηριακά στελέχη, μελετήθηκε το γονίδιο ipdC που κωδικοποιεί για την ινδολο-3 πυρουβική αποκαρβοξυλάση, η οποία συμμετέχει στο μονοπάτι βιοσύνθεσης της αυξίνης ινδολοξικό οξύ, το οποίο συνεισφέρει στην προώθηση ανάπτυξης του ριζικού συστήματος των φυτών. Η φυλογενετική ανάλυση έδειξε ότι, από τα έντεκα αζωτοδεσμευτικά στελέχη, δύο ανήκουν στο γένος Azospirillum zeae, έξι στο Azospirillum brasilense και τρία στο είδος Pseudomonas stutzeri.

The wheat is universally considered as the most important and most widespread species of the graminaceae family, which are, from both economic and biological terms, the most important group of plant kingdom. The vast majority (> 90%) of soil nitrogen, which is necessary for many graminaceae, is in a form that is non-adoptable by most of the higher plants and animals. The nitrogen supply of the rhisosphere of grain in nature, is carried out by free living, nitrogen-fixing bacteria. Subject of this post-graduate research thesis was the molecular identification of eleven nitrogen-fixing bacteria, isolated from the rhizosphere of Triticum aestivum, deriving from regions that constitute the main grain growing regions of Greece. The analysis of the conserved 16S rRNA gene, an approach widely accepted in our days as an indespensible tool for the phylogenetic classification of prokaryotes, and the analyses of dnaK, a gene encoding for chaperons responsible for numerous cellular functions of great importance, were used for the molecular identification of the strains. The structural nifH gene, which encodes the Fe-protein of nitrogenase (nitrogenase reductase) and is responsible for the nitrogen-fixing ability of PGPRs bacteria, was also analysed in order to estimate the nitrogen fixing capability of each strain. Finally, in some strains, the IpdC gene, encoding indolo-3-pyruvate, which is involved in the metabolic pathway of indole acetic acid (IAA) biosynthesis and promotes the development of the root system in plants, was studied. The phylogenetic analysis carried out showed that of the eleven nitrogen-fixing strains studied, two belong to the genus Azospirillum zeae, six to Azospirillum brasilense and three to Pseudomonas stutzeri species.