การคัดกรองและการประเมินประสิทธิภาพของไรโซแบคทีเรียเพื่อการส่งเสริมการเจริญเติบโตของข้าวไร่ในระดับโรงเรือน

Abstract

This research aimed to isolate and screen for plant growth-promoting bacteria from the roots and rhizosphere soil of Lumphua Phetchabun rice. A total of three hundred and fifteen isolates of bacteria were obtained from this study. The IAA production capacity and phosphate solubility activity were studied. Evaluation of Indole-3-acetic acid (IAA) indicated that KK074 exhibited the highest amount of IAA (362.59±28.62 µg/ml). Among 315 isolates, KK007 could solubilize tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2) at 714.25±12.14 µg/ml. The dual culture assay showed that KK024 and KK281 had high inhibition percentages against Curvularia lunata at 58.23±0.82 and 57.91±0.42, respectively. In contrast, the KK269 isolate had the highest inhibition percentage of Bipolaris oryzae, 56.01±3.14. This study determined the antimicrobial activity using the disc diffusion method. It found that a lipopeptide extract from KK281 inhibited the growth of C. lunata with an inhibition zone of 39.93±2.14 mm. Moreover, the result showed the minimum inhibitory concentration (MIC) of lipopeptide extract from KK281 against Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) was 3.125 mg/ml. The lipopeptide mentioned above extract was identified as surfactin A by LC-MS/MS-quadrupole time of flight (QTOF) analysis. Koch's postulates were conducted by soaking rice seeds in bacterial suspension (KK018, KK275) at a concentration of 108 CFU/ml for 24 hrs. According to the results, there were no statistically significant differences between soaking rice seeds in KK018, KK275 and sterilized distilled water (control) for seed germination, root length, or shoot height. The experiment was conducted at the greenhouse level using a Completely Randomized Design (CRD). The results revealed that KK018 and KK275 had no statistically significant effects on observed growth and yield. According to employing the EzBioCloud program to analyze the 16S rRNA gene sequence, the results showed that they belonged to the genera Bacillus (KK281), Priestia (KK018), Enterobacter (KK066), Pantoea (KK007 and KK269), and Acinetobacter (KK138). This study found that bacteria from the roots and rhizosphere soil of Lumphua Phetchabun rice can stimulate plant growth in the lab and increase rice yields in the greenhouse. The current research data will be used to determine biological activities and test them in the field in the future.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแยกและคัดกรองแบคทีเรียที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชจากรากและดินบริเวณรอบรากของข้าวไร่ลืมผัวเพชรบูรณ์ จากการศึกษาพบว่า สามารถแยกแบคทีเรียได้ทั้งหมด 315 ไอโซเลต เมื่อศึกษาความสามารถในการผลิต IAA และกิจกรรมการละลายฟอสเฟตพบว่า ไอโซเลต KK074 สามารถผลิต IAA ได้สูงที่สุดได้เท่ากับ 362.59±28.62 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร จากแบคทีเรียทั้งหมดที่ใช้ศึกษา ไอโซเลต KK007 สามารถละลายฟอสเฟตสูงที่สุดได้เท่ากับ 714.25±12.14 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร เมื่อทดสอบการยับยั้งเชื้อราด้วยวิธี dual culture พบว่าไอโซเลต KK024 และ KK281 มีเปอร์เซ็นต์การยับยั้งเชื้อรา Curvularia lunata ได้ มีค่าเท่ากับ 58.23±0.82 และ 57.91±0.42 ตามลำดับ ในขณะที่ไอโซเลต KK269 มีเปอร์เซ็นต์การยับยั้งเชื้อรา Bipolaris oryzae สูงที่สุด เท่ากับ 56.01±3.14 จากการทดสอบฤทธิ์ต้านจุลชีพของสารสกัดไลโปเปปไทด์จากไอโซเลต KK281 ด้วยวิธี paper disc diffusion method พบว่ามีบริเวณวงใสยับยั้งเชื้อรา C. lunata มากที่สุดเท่ากับ 39.93±2.14 มิลลิเมตร และเมื่อศึกษาความเข้มข้นของสารในระดับต่ำสุดที่สามารถยับยั้งการเจริญของ Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) พบว่า มีค่าเท่ากับ 3.125 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร จากการวิเคราะห์ด้วย QTOF LC/MS/MS พบว่าสารสกัดไลโปเปปไทด์ ดังกล่าวคือ สาร surfactin A เมื่อนำไอโซเลต KK018 และ KK275 ไปทดสอบการพิสูจน์การก่อโรคในข้าวด้วยวิธี Koch's postulates โดยการแช่เมล็ดข้าวในสารแขวนลอยของไอโซเลต KK018 และ KK275 โดยมีจำนวนเซลล์เท่ากับ 108 CFU/ml เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากผลการทดลองพบว่า การงอกของเมล็ดข้าว ความยาวรากต้นอ่อน และความสูงต้นอ่อนในทุกกรรมวิธีไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ จากการทดสอบความสามารถในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของข้าวไร่ลืมผัวเพชรบูรณ์ในระดับโรงเรือน โดยวางแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ (Completely Randomized Design: CRD) พบว่า กรรมวิธีที่ใส่แบคทีเรียไอโซเลต KK018 และ KK275 ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ หลังจากนำแบคทีเรียไปวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีน 16S rRNA ในฐานข้อมูล EzBioCloud พบว่า สามารถระบุจีนัสของแบคทีเรียได้ดังนี้ คือจีนัส Bacillus (ไอโซเลต KK281), จีนัส Priestia (ไอโซเลต KK018), จีนัส Enterobacter (ไอโซเลต KK066), จีนัส Pantoea (ไอโซเลต KK007 และ KK269) และจีนัส Acinetobacter (ไอโซเลต KK138) จากการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า แบคทีเรียที่แยกได้จากรากและดินบริเวณรอบรากของข้าวไร่ลืมผัวเพชรบูรณ์มีศักยภาพในการส่งเสริมการเจริญของพืชในระดับห้องปฏิบัติการและในระดับโรงเรือน โดยผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแนวทางในการทดสอบคุณสมบัติทางชีวภาพอื่นๆ ก่อนนำไปทดสอบในระดับแปลงปลูกต่อไป