اثر فرمولاسیون های کپسولی حاوی باسیلوس سوبتیلیس بر زنده مانی، رهایش کنترل شده و ماندگاری باکتری در شرایط آزمایشگاهی

سابقه و هدف: افزایش جمعیت جهانی و نیاز به تولید بیش تر محصولات کشاورزی، همراه با کاهش کیفیت خاک و منابع آبی، چالش های مهمی در کشاورزی پایدار ایجاد کرده است. ازاین رو، استفاده از باکتری های محرک رشد گیاه به عنوان مکملی برای کودهای شیمیایی و نیز کاهش مصرف آنها مورد توجه قرار گرفته است. این باکتری ها نقش مهمی در بهبود رشد گیاه، افزایش حاصلخیزی خاک و کاهش تنش های محیطی دارند. بااین حال، زنده مانی این باکتری ها در شرایط مزرعه به دلیل عوامل نامساعد محیطی مانند خشکی، شوری کاهش می یابد. در این پژوهش، اثربخشی فرمولاسیون زیستی آلژینات سدیم - بنتونایت - نشاسته - نانو سیلیس بر پایداری کپسول، زنده مانی باکتری محرک رشد گیاه` کپسوله شده و کنترل آزادسازی آن در محیط بررسی شد.مواد و روش ها: برای انجام این پژوهش، ابتدا سوسپانسیون باکتریایی با استفاده از محیط کشت نوترینت براث تهیه شد. سپس، کپسول ها با ترکیب آلژینات سدیم، بنتونایت، نشاسته و نانو سیلیس به روش قطره ای در محلول کلرید کلسیم دو درصد، در فرمولاسیون های مختلف به دست آمد. پارامترهای فیزیکی و زیستی از جمله اندازه قطر کپسول ، میزان انبساط پذیری، میزان زیست تخریب پذیری، کارایی کپسوله سازی باکتری توسط فرمولاسیون ، زنده مانی باکتری ، نرخ آزادسازی باکتری و میزان ماندگاری سلول های باکتری ارزیابی شد.یافته ها: نتایج نشان داد که افزودن بنتونایت به فرمولاسیون، موجب افزایش استحکام مکانیکی کپسول و کاهش نرخ زیست تخریب پذیری آن ها شد. کپسول های حاوی بنتونایت و نشاسته نسبت به تیمار شاهد (CK) ، کاهش قطر کمتری را پس از فرایند خشک شدن نشان دادند که بیانگر افزایش پایداری آن ها بود. میزان انبساط پذیری در کپسول های دارای بنتونایت بیش تر از تیمار های بدون آن بود که نشان می دهد این ترکیب توانایی جذب آب را افزایش داده و ساختار ژلی پایدارتری ایجاد می کند. تعداد سلول باکتری های زنده درون کپسول نیز تحت تاثیر نوع فرمولاسیون قرار گرفت به به طوری که در فرمولاسیون های بدون بنتونایت (CK و A)، تعداد جمعیت باکتری بیش تری پس از کپسوله سازی در آزمون سنجش میزان زنده مانی باکتری مشاهد شد، اما در بلندمدت (۹۰ روز) در آزمون میزان ماندگاری سلول های باکتری، روند کاهش جمعیت باکتری در این فرمولاسیون ها (CK و A) بیش تر بود. در مقابل، در فرمولاسیون های حاوی بنتونایت و نشاسته، میزان آزادسازی باکتری کندتر و پایدارتر بود و جمعیت باکتری های زنده پس از ۹۰ روز نگهداری، مقدار بالاتری در مقایسه با فرمولاسیون بدون بنتونایت و نشاسته و تیمار بدون کپسوله سازی (Free cell) نشان داد. نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از فرمولاسیون آلژینات سدیم - بنتونایت - نشاسته - نانو سیلیس می تواند یک روش کارآمد برای افزایش زنده مانی و طول عمر باکتری های محرک رشد گیاه در محیط های آزمایشگاهی باشد. ترکیب بنتونایت موجب بهبود استحکام مکانیکی و کاهش زیست تخریب پذیری و کنترل نرخ آزادسازی باکتری در کپسول ها شد، درحالی که نشاسته به عنوان یک ماده حفاظتی باعث بهبود زنده مانی باکتری ها شد. بنابراین به نظر می رسد این فناوری در آینده می تواند به عنوان یک مکمل مناسب برای کودهای شیمیایی در کشاورزی پایدار مورد استفاده قرار گیرد و نقش مهمی در بهبود حاصلخیزی خاک و افزایش رشد گیاه ایفا کند.

کلیدواژه ها:

باکتری های محرک رشد گیاه ، کپسوله سازی ، آلژینات سدیم ، بنتونایت