Biocontrol Efficacy of Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens Isolates against Bacterial Wilt Disease of Tomato under Protected Conditions

Mohamed Salem Buhidma

doi:10.63359/g6ewcb68

المؤلفون

محمد سالم بوهدمة عضو هيئة تدريس

DOI:

https://doi.org/10.63359/g6ewcb68

الملخص

يظل مرض الذبول البكتيري، الناتج عن العامل الممرض Ralstonia solanacearum، واحدًا من أكثر أمراض التربة تدميرًا لمحصول الطماطم في نظم الزراعة المحمية. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم أداء عزلتين من البكتيريا الجذرية، وهما Bacillus subtilis (B-12) و Pseudomonas fluorescens (P-05)، كعوامل محتملة للمكافحة الحيوية ضد هذا الممرض تحت ظروف الصوبة الزراعية. أظهرت النتائج أن كلتا العزلتين تثبطان نمو الممرض في الظروف المعملية، حيث أنتجتا مناطق تثبيط متماثلة بلغت 18.4 ± 1.2 ملم. وكشفت الفحوصات الوظيفية أن العزلة B-12 تميزت بإنتاج أقوى للسيدروفورات (+++؛ نسبة الهالة 2.8) ونشاط بروتيزي أعلى (++) مقارنة بالعزلة P-05 التي سجلت (++ و + على التوالي)، في حين لم يُكتشف أي نشاط للسليولاز في أي من العزلتين.تحت ظروف الصوبة الزراعية، أدى التطبيق الوقائي للعزلتين في التربة إلى خفض معنوي في معدل الإصابة بالمرض، من 95.0 ± 4.2% في معاملة التحكم الملقحة بالممرض إلى 35.0 ± 5.1%، بما يعادل كفاءة مكافحة حيوية بلغت 63.2%. وعلى الرغم من التشابه في تأثير العزلتين على معدل الإصابة، فقد اختلفتا في قدرتهما على الحد من تطور الأعراض المرضية. حيث خفضت العزلة B-12 شدة المرض إلى 1.2 ± 0.3، مقارنة بـ 2.1 ± 0.4 للعزلة P-05 و3.6 ± 0.2 لمعاملة التحكم المصاب.كما ساهمت العزلة B-12 في استعادة طول النبات وحالة الكلوروفيل إلى مستويات تقترب من تلك المسجلة في النباتات السليمة، في حين أظهرت العزلة P-05 تأثيرًا نسبيًا أقوى على الوزن الجاف للجذور. وتشير هذه البيانات إلى أن العزلتين تعبران عن آليات عمل متميزة ولكنها قد تكون متكاملة. وتبدو العزلة B-12 واعدة بشكل خاص في الحد من تطور الأعراض الوعائية، في حين قد تساهم العزلة P-05 بشكل أكبر في تعزيز لياقة الريزوسفير ونمو الجذور.وتدعم هذه النتائج الحاجة إلى مزيد من التوصيف لهاتين العزلتين، وتوفر أساسًا علميًا رصينًا لاختبار استراتيجيات المكافحة الحيوية باستخدام سلالة مفردة أو مجتمعات ميكروبية متكاملة لإدارة مرض الذبول البكتيري في الطماطم تحت ظروف الزراعة المحمية.

المراجع

Chandrasekaran, M., Wang, X., Li, Y., & Cohen, A. (2016). Meta-analysis reveals that the genus Pseudomonas can be a promising biocontrol agent against bacterial wilt disease. Frontiers in Plant Science, 7, 1693. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01693

Chen, Y., Yan, F., Chai, Y., Liu, H., Kolter, R., Losick, R., & Guo, J. H. (2012). Biocontrol of tomato wilt disease by Bacillus subtilis isolates from natural environments depends on conserved genes mediating biofilm formation. Environmental Microbiology, 15(3), 848–864. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2012.02860.x

Deb, C. R., Khruomo, N., & Jamir, N. S. (2024). Siderophore producing bacteria as biocontrol agent against phytopathogens. South African Journal of Botany, 165, 236–246. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2023.12.038

Gu, S., Wei, Z., Shao, Z., Friman, V. P., Cao, K., Yang, T., Kremer, J., Pierson, L. S., III, Raaijmakers, J. M., & Jousset, A. (2020). Competition for iron drives phytopathogen control by natural rhizosphere microbiomes. Nature Microbiology, 5(8), 1002–1010. https://doi.org/10.1038/s41564-020-0719-8

Karačić, V., Miljaković, D., Ilić Živković, S., Pajčin, I., Vlajkov, V., Grahovac, J., & Markov, S. (2024). Bacillus species: Excellent biocontrol agents against tomato diseases. Microorganisms, 12(3), 457. https://doi.org/10.3390/microorganisms12030457

Mansfield, J., Genin, S., Magori, S., Citovsky, V., Sriariyanum, M., Ronald, P., Dow, M., Verdier, V., Beer, S. V., Machado, M. A., Toth, I., Salmond, G., & Foster, G. D. (2012). Top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology, 13(6), 614–629. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x

Mekonnen, H., Kibret, M., & Assefa, F. (2022). Plant growth promoting rhizobacteria for biocontrol of tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum. International Journal of Agronomy, 2022, Article 1489637. https://doi.org/10.1155/2022/1489637

Phiri, T. M., Bhattarai, G., Chiwina, K. E., Fan, Q., Xiong, H., Alatawi, I., Dickson, R., Joshi, N. K., Rojas, A., Ling, K.-S., & Shi, A. (2024). An evaluation of bacterial wilt (Ralstonia solanacearum) resistance in a set of tomato germplasm from the United States Department of Agriculture. Agronomy, 14(2), 350. https://doi.org/10.3390/agronomy14020350

Samaras, A., Roumeliotis, E., Ntasiou, P., & Karaoglanidis, G. (2021). Bacillus subtilis MBI600 promotes growth of tomato plants and boosts defense against Botrytis cinerea, Leveillula taurica and Ralstonia solanacearum. Plants, 10(6), 1113. https://doi.org/10.3390/plants10061113

Shao, Z., Zhong, J., Liu, Y., Gu, S., & Jousset, A. (2024). Siderophore interactions drive the ability of Pseudomonas spp. consortia to protect tomato against Ralstonia solanacearum. Horticulture Research, 11(9), uhae186. https://doi.org/10.1093/hr/uhae186

Sun, Y., Wang, M., Mur, L. A. J., Shen, Q., & Guo, S. (2023). Biocontrol of bacterial wilt disease in tomato using Bacillus subtilis strain R31. Frontiers in Microbiology, 14, 1281381. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1281381

Wang, Z., Luo, Y., Cheng, L., Zhang, J., Zong, M., & Zhang, R. (2023). Ralstonia solanacearum – A soil borne hidden enemy of plants: Research development in management strategies, their action mechanism and challenges. Frontiers in Plant Science, 14, 1141902. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1141902

Yendyo, S., Ramesh, G. C., & Pandey, B. R. (2018). Evaluation of Trichoderma spp., Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis for biocontrol of Ralstonia solanacearum wilt of tomato. F1000Research, 6, 2028. https://doi.org/10.12688/f1000research.12448.1

Zheng, X., Xu, X., Zhang, T., & Cai, Z. (2024). Testing a biocontrol agent consortium for suppression of tomato bacterial wilt. Applied Soil Ecology, 195, 105218. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2023.105218