فهرست مطالب

زیست شناسی خاک - سال دهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

مجله زیست شناسی خاک
سال دهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/06
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حبیب الله نادیان* صفحات 111-134

    انباشت فزاینده زباله های پلاستیکی یکی از چالش های اصلی زیست محیطی است که در حال حاضر جوامع بشری با آن مواجه هستند. سمیت زیست محیطی نانو/میکروپلاستیک ها به عنوان آلاینده های نوشناخته یک تهدید دایمی برای زیست بوم های زمینی، دریایی و جوی می باشد. ذرات نانوپلاستیک به خوبی قادرند از غشاء سلولی عبور کرده و به درون سلول وارد شوند و کلیه اعمال حیاتی موجودات زنده از جمله انسان، گیاهان و ریز جاندران را مختل نمایند. نانو/میکروپلاستیک ها به دلیل مقاومت در برابر تجزیه به عنوان یک بحران جدی جهانی محسوب می شوند. لذا تاکنون تلاش های زیادی جهت حذف یا کاهش ذرات نانو/میکروپلاستیک ها، از طریق فناوری های زیستی که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و نیز سازگار با محیط زیست است صورت گرفته شده است. توانایی آنزیم های زیستی در کاتالیز نمودن پلی مرهای پلاستیک به عنوان یک جایگزین کارآمد و پایدار برای پالایش و بازیافت پلاستیک مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. انواع مختلفی از آنزیم های تجزیه کننده پلاستیک از جامعه میکروبی تاکنون کشف شده است. با این وجود، آنزیم های تجزیه کننده پلاستیک به طور طبیعی برای تجزیه پلاستیک مصنوعی در کاربردهای صنعتی به دلیل پایداری حرارتی ضعیف و فعالیت کاتالیزوری کم مناسب نیستند. بنابراین، کاوش در محیط های گوناگون برای کشف آنزیم های جدید تجزیه کننده پلاستیک با ویژگی ها و عملکردهای مطلوب، به طور فزاینده مورد توجه قرار گرفته است. در رویکرد زیستی، تجزیه نانو/میکروپلاستیک ها، افزایش بازده دپلیمریزاسیون و بهینه سازی فعالیت و پایداری حرارتی آنزیم های دخیل که به شیوه های گوناگون بررسی شده اند در این مقاله نیز مورد اشاره و بحث قرار می گیرند. علاوه بر این، تلاش های تحقیقاتی اخیر پیشرفت های قابل توجهی در کشف و مهندسی آنزیم های تجزیه کننده پلاستیک داشته اند که نوید بزرگ در تصفیه پایدار پلاستیک از طریق  تجزیه زیستی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پالایش زیستی، تنش های اکسیداتیو، زیست بوم های خشکی و دریایی، مهندسی آنزیم، نانو، میکروپلی مرهای پلاستیک
  • حسین بشارتی* صفحات 135-162
    با توجه به نقش و اهمیت باکتری های محرک رشد گیاه در تغذیه و سلامت گیاه، بویژه در تولید محصولات سالم و ارگانیک، شناخت ویژگی ها و مکانیسم های تاثیر آنها بر گیاه، و نیز چالش های کاربرد آنها در شرایط مزرعه، در مدیریت استفاده از آنها ضرورت دارد.ریزوسفر بعنوان لایه نازک (یک تا دو میلی متر ضخامت) خاک اطراف ریشه های گیاه که تحت تاثیر سیستم ریشه ای گیاه قرار دارد، تعریف می شود. باکتری های موجود در این لایه که از لحاظ تعداد و تنوع تحت تاثیر ریشه گیاه می باشد، باکتری های ریزوسفری نام دارند. باکتری های ریزوسفری به لحاظ نوع تاثیری که بر گیاه می توانند داشته باشند، مفید، مضر یا بی اثر هستند. به باکتری های ریزوسفری مفید و غیرهمزیست که قادرند با یک یا چند مکانیسم خاص بطور مستقیم یا غیر مستقیم رشدگیاه را افزایش دهند باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR) می گویند. تولید هورمون های گیاهی (اکسین، جیبرلین...)، انحلال ترکیبات فسفر، تثبیت نیتروژن، تولید سیدروفور، اکسایش ترکیبات گوگرد، تولیدآنزیم ACC-Deaminase از جمله مکانیسم های مستقیم و تولید آنتی بیوتیک ها، آنزیم های تخریب کننده دیواره سلولی پاتوژن (کیتیناز،...)، افزایش مقاومت سیستمیک گیاه، تولید سیانیدهیدروژن، ایجاد رقابت با پاتوژن ها، تولید ترکیبات فرار، تولید سیدروفور از مکانیسم های غیرمستقیم تاثیر این باکتری ها بر گیاهان می باشد. در این نوشتار پس از شرح مکانیسم های مستقیم و غیر مستقیمی که توسط این باکتری ها صورت می گیرد، اثرات کاربردهای باکتری های محرک رشد گیاه بر گیاهان و نیز عوامل مهم تعیین کننده نتایج کاربرد باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه بررسی شده و در پایان ملاحظاتی که در کاربرد این باکتری ها و مسایل بازار رسانی آنها باید مدنظر قرار گیرند، بحث و بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ریزوسفر، کود زیستی، فیتوهورمون، سیدروفور، آنزیم، پلی ساکارید برون سلولی
  • لاله فریدیان، ژیلا بهارلوئی*، علیرضا فلاح، حسین کاری دولت آباد صفحات 163-176
    کاربرد قارچ های حل کننده فسفات روشی بیولوژیک و دوست دار محیط زیست جهت افزایش فسفر قابل استفاده خاک از منابع نامحلول آن است. هدف این مطالعه دستیابی به قارچ های حل کننده فسفات است که قابلیت ارایه به عنوان مواد بیولوژیک افزاینده فسفر قابل استفاده خاک و بهبود دهنده رشد گیاه را داشته باشند. در ابتدا 144جدایه قارچ های حل کننده فسفات  از عمق صفر تا سی سانتی متری مزارع ذرت در استان های فارس، کرمانشاه و خراسان رضوی در ایران جدا شد. 27 جدایه بیشترین توانایی انحلال تری کلسیم فسفات را داشتند. براساس آنالیزهای مولکولی، جدایه ها متعلق به گونه های مختلف چهار جنس های قارچ Aspergillus (5/7 درصد)، قارچ Talaromyces (4/44 درصد)، قارچ Penicillium (4/44 درصد) و قارچ Cladophialophora (7/3 درصد) بودند. این اولین گزارش از توانایی انحلال فسفر معدنی در جنس قارچ Cladophialophora است. بیشترین توانایی انحلال فسفر در محیط جامد را قارچ Talaromayces pinophilus جدایه MFA داشت (نسبت قطر هاله به پرگنه 11/4 میلی متر)، در حالیکه در محیط مایع به ترتیب و بدون اختلاف معنی دار قارچ verruculosus Talaromayces جدایه PF 157-2 (8/23 میلی گرم در لیتر)، قارچ Talaromayces pinophilus جدایه MFA (72/20 میلی گرم در لیتر)، قارچtubingensis  Aspergillus جدایه PF 140-2 (50/20 میلی گرم در لیتر) و قارچ  pinophilus Talaromayces جدایه 1FB (04/20 میلی گرم در لیتر). بیشترین توانایی تولید اکسین (2/9 میلی گرم در لیتر) و سیدروفور (نسبت قطر هاله به پرگنه 44/4 میلی متر) را به ترتیب قارچtubingensis  Aspergillus جدایه PF 140-2 و قارچ  pinophilus Talaromayces جدایه 1FB  نشان دادند. بیشترین مقدار سیانید هیدروژن (درجه 4) توسط قارچ Penicillium oxalicum جدایه PF 83-1 تولید شد. این نتایج پتانسیل قارچ های حل کننده فسفات جدا شده از خاک های ایران به ویژه قارچ Talaromayces pinophilus جدایه MFA، قارچ verruculosus Talaromayces جدایه PF 157-2، قارچtubingensis  Aspergillus جدایه PF 140-2 و قارچ  pinophilus Talaromayces جدایه 1FB را در کاربرد به عنوان مواد بیولوژیک افزاینده فسفر قابل استفاده خاک و بهبود دهنده رشد گیاه تایید می کند.
    کلیدواژگان: بهبود رشد گیاه، قابلیت دسترسی فسفر و مواد بیولوژیک، قارچ های حل کننده فسفات
  • اسماعیل کریمی*، شکوفه محمدی، عزت الله اسفندیاری صفحات 177-191

    با توجه به اجتناب ناپذیر بودن ورود عنصر کادمیوم به خاک ها و سمیت این عنصر، لازم است که از ورود آنها به زنجیره غذایی به ویژه از طریق جذب توسط گیاهان جلوگیری نمود، باکتری های محرک رشد گیاهان با قابلیت تولید بیوفیلم و تولید اکسین می توانند مانع ورود عناصر سنگین به اندام های هوایی گیاهان زراعی گردند. در این راستا آزمایشی در قالب طرح فاکتوریل بر پایه بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار به روش هیدروپونیک طراحی و اجرا شد. فاکتورهای مورد مطالعه شامل سطوح کادمیوم (صفر، 50 و 100 میلی گرم کادمیوم در لیتر)، مایه زنی باکتریایی (مایه زنی باکتری Bacillus atrophaeus 54-1 و عدم مایه زنی) و سطوح تریپتوفان (عدم کاربرد و کاربرد با غلظت 100 میلی گرم تریپتوفان در لیتر) بود. نتایج نشان دادند که افزودن تریپتوفان و مایه زنی باکتریایی منجر به افزایش 19 درصدی عملکرد ماده خشک چاودار در مقایسه با شاهد شد. همچنین، کاربرد تلفیقی تریپتوفان در غلظت های 50 و 100 میلی گرم در لیتر به همراه مایه زنی باکتریایی به ترتیب سبب کاهش 100 و 62 درصدی غلظت کادمیوم در اندام های هوایی چاودار گردید. کاربرد تریپتوفان میزان مالون دی آلدیید و پراکسید هیدروژن را در مقادیر 50 میلی گرم کادمیوم بر لیتر به ترتیب 30 و 42 درصد و در شرایط 100 میلی گرم بر لیتر کادمیوم به میزان 34 و 32 درصد کاهش  داد که حاکی از بهبود سیستم آنتی اکسیدانی چاودار در اثر کاربرد تریپتوفان می باشد. لذا به نظر می رسد با مطالعات تکمیلی تر بتوان از این تیمارها جهت افزایش عملکرد و کاهش ورود کادمیوم به زنجیره غذایی از طریق گیاهان در شرایط خاک های مبتلا به آلودگی کادمیوم بهره برداری کرد.

    کلیدواژگان: فاکتور انتقال، فاکتور تغلیظ زیستی، کاتالاز، گایاکول پراکسیداز
  • زیبا نجف زاده نوبر*، علی اکبر صفری سنجانی صفحات 193-213

    هدف ازاین پژوهش بررسی پیامد سه پادزیست پرکاربرد آموکسی سیلین، سفیکسیم و مترونیدازول بر ویژگی های زیستی چون تنفس پایه و برانگیخته، و شمار همه باکتری ها درخاک های آلوده و ناآلوده به فلزهای سنگین است. آزمایش با طرح کامل تصادفی به گونه فاکتوریل با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای این پژوهش، خاک در سه گونه (خاک آلوده معدن، خاک چراگاه نزدیک معدن و خاک ناآلوده کشاورزی)، پادزیست در هفت تیمار (گواه بدون پادزیست، آموکسی سیلین، سفیکسیم و مترونیدازول هریک به اندازه 100و200میلی گرم درکیلوگرم خاک خشک) و زمان در سه بازه (گرماگذاری کوتاه مدت (صفر تا7 روز)، میان مدت (15و  30روز) و بلندمدت (60و90روز)) بودند. یافته های این پژوهش نشان داد که دربازه زمانی میان مدت، کاربرد  200میلی گرم در کیلوگرم ازپادزیست های آموکسی سیلین در خاک کشاورزی و مترونیدازول در خاک معدن، به دنبال هم بیش ترین (4958/8) و کم ترین (4594/4) لگاریتم فراوانی همه باکتری های خاک را نشان دادند. خاک چراگاه در گرماگذاری کوتاه مدت بیش ترین اندازه تنفس پایه (1066/0میلی گرم دی اکسیدکربن در گرم خاک خشک در روز) و خاک کشاورزی در هر دو بازه زمانی بلند مدت (0144/0) و میان مدت (0172/0) کم ترین اندازه تنفس پایه را داشت. کاربرد 100میلی گرم مترونیدازول در کیلوگرم خاک چراگاه دربازه زمانی کوتاه مدت بیش ترین اندازه تنفس برانگیخته خاک (0251/0 میلی گرم دی اکسیدکربن در گرم خاک خشک در ساعت) و کاربرد 100میلی گرم آموکسی سیلین در کیلوگرم خاک کشاورزی دربازه زمانی میان مدت کم ترین تنفس برانگیخته خاک (0027/0) را نشان داد. به بیان دیگر می توان گفت خاک کشاورزی بیش ترین فراوانی باکتری ها و خاک معدن بیش ترین اندازه تنفس برانگیخته را نشان داد. خاک چراگاه بیش ترین اندازه تنفس پایه را داشت و با خاک کشاورزی در فراوانی باکتری ها و خاک معدن در اندازه تنفس برانگیخته ناهمانندی معنی داری نداشت. خاک معدن کم ترین فراوانی باکتری ها و خاک کشاورزی کم ترین اندازه تنفس پایه و برانگیخته را نشان داد. کاربرد مترونیدازول بیش ترین اندازه تنفس پایه و برانگیخته، و کم ترین فراوانی باکتری ها را در پی داشت. کاربرد آموکسی سیلین و سفیکسیم به دنبال هم بیش ترین فراوانی باکتری ها و کم ترین اندازه تنفس برانگیخته رانشان داد. گرماگذاری دربازه زمانی کوتاه مدت بیش ترین اندازه های تنفس پایه و برانگیخته راداشت. بیش ترین فراوانی باکتری ها و کم ترین اندازه تنفس برانگیخته در زمان میان مدت دیده شد. بازه زمانی بلندمدت کم ترین فراوانی باکتری ها و کم ترین اندازه ی تنفس پایه را نشان داد.

    کلیدواژگان: پادزیست، تنفس پایه و برانگیخته، شمارباکتری ها
  • واحد ارجمند، نعمت الله محمودی*، علیرضا فلاح صفحات 215-229

    یکی از مهمترین دلایل کارایی ضعیف کودهای زیستی فسفاته در استخرهای پرورش ماهیان، عدم توجه به نوع فسفر نامحلول غالب در محیط پرورشی و استفاده صرفا از یک منبع (غالبا تری کلسیم فسفات) در فرآیند جداسازی و ارزیابی ریز جانداران آزادکننده فسفر می باشد. بخش بزرگی از فسفر نامحلول موجود در استخرهای پرورش ماهیان گرمابی از نوع فسفر آلی نامحلول (50 تا 90 درصد) است. بنابراین، به نظر می رسد ریز جانداران آزادکننده فسفر جداسازی شده صرفا از منبع فسفر معدنی نتوانند در قالب کود زیستی در استخرهای پرورشی اثرگذار باشند. هدف از این مطالعه، جداسازی باکتری های آزادکننده فسفر از استخرهای پرورش ماهیان گرمابی با استفاده از محیط کشت NBRIP حاوی منبع فسفر آلی (فیتات کلسیم) و مقایسه عملکرد آنها با باکتری های حاصل از منبع فسفر معدنی نامحلول (تری کلسیم فسفات) در شرایط میکروکازم (ارلن حاوی رسوب: شرایط نسبتا مشابه با استخر پرورشی) می باشد. توانایی جدایه ها (33 جدایه از منبع آلی و 19 جدایه از منبع معدنی) در انحلال فسفر در محیط کشت جامد و مایع مورد ارزیابی قرار گرفت. میزان فسفر محلول در محیط کشت مایع حاوی فیتات کلسیم بین 93/141-40/57 میلی گرم در لیتر و در محیط کشت حاوی تری کلسیم فسفات بین 49/219-16/108 میلی گرم در لیتر بود. در مرحله نهایی، نتایج ارزیابی جدایه ها در میکروکازم رسوب نشان داد که سه جدایه حاصل از منبع فسفر آلی (3P، 13P و 2P) بهترین جدایه های آزادکننده فسفر بودند (به ترتیب با آزادسازی فسفر 86/11، 53/12 و 18/28 میلی گرم در لیتر) و در مقایسه با جدایه های حاصل از منبع فسفر معدنی عملکرد بهتری داشتند. شناسایی مولکولی این جدایه ها مشخص کرد که این سویه ها متعلق به سه باکتری Priestia aryabhattai، Bacillus zanthoxyli و Acinetobacter johnsonii می باشند. با توجه به پتانسیل بیماریزایی A. johnsonii برای ماهی و انسان، سویه های خانواده Bacillaceae را می توان به عنوان کاندیدای استفاده در کودهای زیستی برای ارزیابی های تکمیلی آینده در نظر گرفت.

    کلیدواژگان: انحلال فسفر آلی، فیتات، کود زیستی، ماهیان گرمابی، میکروکازم رسوب
  • لیلی احمدی، کاظم خاوازی*، ژیلا بهارلوئی، محمدحسین داودی صفحات 229-241

    در این مطالعه برای تولید کود با مواد طبیعی، از باکتری های تولیدکننده آنزیم کراتیناز به منظور تجزیه پر مرغ که متشکل از پروتیین کراتین است استفاده گردید. تعداد 29 نمونه خاک از عمق صفر تا سی سانتی متری مزارع کشاورزی جمع آوری شد و با پر مرغ مخلوط گردید. پس از سه هفته از خاک های مخلوط با پر 31 جدایه که قادر به رشد بر روی محیط کشت اختصاصی پودر پر جامد (Feather Meal Agar, FMA) بودند جداسازی شدند. ایزوله ها به محیط مایع حاوی پر انتقال داده شدند و توان تجزیه پر توسط آنها بررسی گردید. تاثیر محلول حاصل از تجزیه پر بر رشد کاهو در قالب طرح کاملا تصادفی در گلخانه بررسی شد. تیمارهای آزمایش شامل محلول پاشی با سه محلول حاصل از تجزیه پر مرغ (gh1، b1، c11) و محلول پاشی با آب مقطر (شاهد) بودند. نتایج نشان داد تعداد هشت جدایه با تولید آنزیم کراتیناز قادر به تجزیه کامل پر در طول هفت روز بودند. بالاترین فعالیت آنزیم کراتیناز با تجزیه کامل پر معادل U/ml 56/8 مربوط به جدایه Bacillus methylotrophicus gh1 بود. همچنین حداکثر غلظت اسیدآمینه آزاد، در محیط کشت جدایه Bacillus siamensis c11 معادل μg/ml 1065 مشاهده شد. سه محلول حاصل از تجزیه پر تاثیر معنی داری در سطح یک درصد بر روی وزن تر کاهو، وزن خشک کاهو و وزن تر ریشه داشتند. در تیمارهای Bacillus methylotrophicus gh1، b1 Bacillus velezensis و Bacillus siamensis c11 وزن تر کاهو به ترتیب 8/28%، 1/26% و 1/14% و وزن خشک کاهو به ترتیب 7/25%، 9/19% و 2/15% نسبت به تیمار شاهد افزایش نشان دادند. یافته ها نشان داد با استفاده از باکتری های تولیدکننده آنزیم کراتیناز می توان تجزیه پر را افزایش داده و از محصول حاصل به عنوان محرک رشد کاهو استفاده نمود.

    کلیدواژگان: اسیدآمینه آزاد، خاک، کراتین، محرک رشد
|
  • Habiballah Nadian Ghomsheh * Pages 111-134

    The increasing accumulation of plastic waste is one of the main environmental challenges currently facing human societies. Environmental toxicity of nano∕microplastics as newly known pollutants is a constant threat to terrestrial, marine, and atmospheric ecosystems. Nanoplastics are well able to pass through cell membranes and enter the cell, disrupting all vital functions of living organisms, including humans, plants, and microorganisms. Nano∕microplastics are considered a serious global pollutant due to their resistance to decomposition. Therefore, increasing efforts have been made to eliminate or reduce nano∕microplastics through eco-friendly technologies. Bio-enzymes have been evaluated as efficient agents for plastic degradation. A variety of plastic-degrading enzymes have been discovered among microbial communities. However, naturally occurring plastic degrading enzymes are not suitable for synthetic plastic degradation due to poor thermos-stability and low catalytic activity. Therefore, exploration in various environments to discover new plastic-degrading enzymes with desirable properties and functions has been increasingly considered. In the biological approach, the decomposition of nano/microplastics, increasing the efficiency of depolymerization, and optimizing the activity and thermal stability of the enzymes involved, have been investigated in various ways. Recent research efforts have made significant progress in discovering and engineering plastic decomposing enzymes, showing great promise for the suitable treatment for plastics biodegradation.

    Keywords: bioremediation, Enzyme engineering, Marine, Terrestrial ecosystems, Nano, micro Plastic polymers, Oxidative stresses
  • Hossein Besharati * Pages 135-162
    The rhizosphere is a thin layer (1-2 mm) of soil around the plant roots that are affected by the root exudates. The number and bacterial diversity in the rhizosphere are affected by the plant roots. Rhizosphere bacteria (rhizobacteria) show promoting (PGPB), deleterious, or neutral effects on plants. PGPRs increase plant growth by direct or indirect mechanisms. Direct mechanisms include plant hormones production (such as auxin, and gibberellin ...), phosphorus solubility, nitrogen fixation, siderophore production, sulfur oxidation, and ACC-deaminase production and indirect mechanisms include antibiotics production, pathogen cell wall destroying enzymes (such as chitinase), increasing the Induced systemic resistance ( ISR), HCN production, creating competition with pathogens, volatile compounds production. In this paper, the direct and indirect mechanisms and the application of PGPB on plants and other important affecting factors are discussed. Finally, the considerations that should be noticed in the use of PGPB and their marketing issues are proposed.
    Keywords: Siderophore. Phytohormones, PGPB, ACC-Deaminase
  • Laleh Faridian, Jila Baharlouei *, Ali Reza Fallah, Hossein Kari Dolatabad Pages 163-176
    The application of phosphate solubilizing fungi (PSF) is a biological and eco-friendly method to increase phosphorus availability from insoluble sources. The aim of this study was to obtain PSFs that can be used as biological agent in order to increase soil phosphorus and improve plant growth. Initially, 144 PSFs isolates were isolated from the soil of corn fields (0-30 cm) in Fars, Kermanshah, and Khorasan Razavi provinces, Iran. Among them, 27 isolates showed the maximum solubilizing ability of tricalcium phosphate (TCP). Based on molecular analysis, different genera were identified as Aspergillus (7.5%), Talaromyces (44.4%), Penicillium (44.4%) and Cladophialophora (3.7%). This is the first report of Cladophialophora as mineral phosphorus solubilizing agent. The maximum phosphate solubilizing ability in solid media was represented by Talaromayces pinophilus strain MFA (hallo to colony diameter is 4.11 mm), whereas this ability was manifested by Talaromayces verruculosus strain PF 157-2 (23.8 mg/l), Talaromayces pinophilus strain MFA (20.7 mg/l), Aspergillus tubingensis strain PF 140-2 (20.50 mg/l) and Talaromayces pinophilus strain FB (20.04 mg/l) in liquid media respectively. Aspergillus tubingensis strain PF 140-2 and Talaromayces pinophilus strain 1FB showed the maximum auxin (9.2 mg/l) and siderophore (ratio of halo zone diameter to colony diameter: 4.44 mm) production ability respectively. The maximum amount of hydrogen cyanide (grade 4) was produced by Penicillium oxalicum strain PF 83-1. These results confirmed that PSF especially Talaromayces pinophilus strain MFA, Talaromayces verruculosus strain PF 157-2, Aspergillus tubingensis strain PF 140-2 and Talaromayces pinophilus strain 1FB can be introduced as biological agents which could increase soil phosphorus availability and improve plant growth.
  • Esmaeil Karimi *, Shokofeh Mohammadi, Ezzatallah Esfandyari Pages 177-191

    Due to the inevitable entry of cadmium into the soils and its high toxicity, it is essential to prevent it from human food chains. Biofilm-forming plant growth-promoting bacteria with the ability of auxin production can prevent the transport of some heavy metals to plants. A hydroponic factorial experiment was designed based on a randomized complete block in three replications to investigate the effect of biofilm-forming plant growth-promoting bacterium and tryptophan on yield and cadmium uptake in Rye. Experimental factors include three levels of cadmium (zero, 50 and, 100 mg.L-1), two bacterial inoculation (with or without Bacillus atrophaeus) and, tryptophan (presence in 100 mgL-1 and absence). The results showed that the addition of tryptophan and bacterial inoculation could increase the yield of rye dry matter by 19% on average vs control. In addition, the co-applying of tryptophan with bacterial inoculation was able to reduce 100% and 62% of the cadmium concentration in rye aerial parts at 50 and 100 mg.L-1, respectively. The use of tryptophan by the improvement of the antioxidant system was able to reduce the amount of malondialdehyde and hydrogen peroxide at 50 mg.L-1 cadmium level up to 30 and 42%, and for 100 mg.L-1 cadmium by 34 and 32%, respectively. Therefore, it seems that with further studies, these treatments can be used to increase the yield and reduce the Cd entry into the food chain in the Cd-contaminated soils.

    Keywords: Bioconcentration factor, catalase, guaiacol peroxidase, Transfer factor
  • Ziba Najafzadeh Nobar *, AliAkbar Safari Sinegani Pages 193-213

    This study aimed to investigate the effect of Amoxicillin, Cefixime, and Metronidazole on some biological properties such as basal respiration, substrate-induced respiration, and bacterial abundance in uncontaminated and heavy metal-contaminated soils. The experiment has performed with a completely randomized factorial design with three replications. Factors include three soil types (heavy metal contaminated mine soil, rangeland soil near mine, and agricultural soil), seven antibiotic treatments (control, Amoxicillin, Cefixime, and Metronidazole, each one 100 and 200 mg per kg of dry soil) and three incubation times: short-time (zero-7 days), medium-time (15 and 30 days) and long-time (60 and 90 days)). The results showed that in the medium time, the application of 200 mg.kg-1 of antibiotics amoxicillin in agricultural soil and metronidazole in mine soil, resulted in the highest (8.4958) and lowest (4.4594) logarithm of the abundance of all soil bacteria. Rangeland soil had the highest basal respiration amount (0.1066 mg CO2. g-1dry soil. day-1) in short-time incubation, and agricultural soil had the lowest basal respiration amount in both long-time (0.0144) and medium-time (0.0172). The use of 100 mg of metronidazole per kg of rangeland soil in the short time resulted in the highest amount of substrate-induced respiration (0.0251 mg CO2. g-1 dry soil. h-1) and the use of 100 mg of amoxicillin per kg of agricultural soil in the medium incubation time resulted in the lowest substrate-induced respiration (0.0027). It seems that agricultural soil showed the highest abundance of bacteria and mine soil showed the highest amount of substrate-induced respiration. Rangeland soil had the highest amount of basal respiration and there was no significant difference with agricultural soil in the abundance of bacteria and mine soil in the amount of substrate induced respiration. Mine soil showed the lowest abundance of bacteria and agricultural soil showed the lowest amount of basal and substrate induced respiration. The application of metronidazole resulted in the highest amount of basal and substrate induced respiration, and the lowest abundance of bacteria. The application of amoxicillin and Cefixime showed the highest abundance of bacteria and the lowest amount of substrate induced respiration, respectively. Incubation in a short time had the highest amount of basal and substrate induced respiration. The highest abundance of bacteria and the lowest amount of substrate induced respiration were observed in the medium time. The long-time incubation showed the lowest abundance of bacteria and the lowest basal respiration amount.

    Keywords: Antibiotic, Bacterial Abundance, Basal, Substrate Induced Respiration
  • Vahed Arjmand, Nemat Mahmoudi *, AliReza Fallah Pages 215-229

    One of the main reasons for the low yield of biofertilizers in fish ponds is the use of insoluble mineral phosphorus sources (often tri-calcium phosphate) during the process of isolation and evaluation of phosphorus-releasing microorganisms. A large part of insoluble phosphorus (50 to 90%) in warm water fish ponds is insoluble organic phosphorus. Therefore, it seems phosphorus-releasing microorganisms isolated solely from mineral phosphorus sources can not be effective as biofertilizers in warm water fish ponds. The aim of this study was to isolate phosphorus-releasing bacteria from warm water fish ponds using NBRIP medium containing organic phosphorus source (calcium phytate) and compare their performance with bacteria derived from insoluble mineral phosphorus source (tri-calcium phosphate) in microcosm conditions (Erlenmeyer contains sediment: conditions similar to a fish pond). The phosphorus release ability of isolates (33 organic isolates and 19 inorganic isolates) was evaluated in NBRIP solid and liquid medium. The range of soluble phosphorus in the liquid medium containing calcium phytate varied between 57.40 - 141.93 and 108.16 - 219.49 mg/l in the medium containing tricalcium phosphate. In the final step, evaluation of isolates in sediment microcosm showed that three isolates from organic phosphorus source (3P, 13P, and 2P) were the best phosphorus release isolates (with 11.86, 12.53, and 28.18 mg / l respectively) and had better performance compared to isolates from mineral phosphorus source. Molecular identification showed these isolates belonged to priestia aryabhattai, Bacillus zanthoxyli, and Acinetobacter johnsonii. Due to the pathogenic potential of A. johnsonii for fish and humans, the Bacillaceae family strains can be considered candidates for use in biofertilizers for further evaluation.

    Keywords: Biofertilizer, Organic phosphorus solubilization, Sediment microcosm, Phytate, Warm Water Fish
  • Leili Ahmadi, Kazem Khavazi *, Jila Baharlouei, MohammadHossein Davoodi Pages 229-241

    In this study, keratinase-producing bacteria were used to produce natural fertilizer from chicken feathers. Twenty-nine soil samples were collected from 0-30 cm depth of agricultural fields and mixed with chicken feathers. After three weeks, 31 isolates were isolated from the soils mixed with feathers, which were able to grow on the special culture medium of Feather Meal Agar (FMA). The isolates were transferred to a liquid medium containing feathers and their ability to degrade the feathers was investigated. A completely randomized design was used to examine the effect of the solution created by the degradation of chicken feathers on lettuce growth. The experimental treatments included the foliar application of three solutions obtained from the degradation of chicken feathers (gh1, b1, c11), and control (distilled water). The results showed eight isolates were able to completely decompose the feathers in seven days by producing keratinase enzyme. The highest activity of the keratinase enzyme (with the ability to fully degrade the feather: 8.56 U / ml) was related to that of Bacillus methylotrophic strain gh1. Also, the maximum concentration of free amino acid (1065 μg / ml) was observed in the growth medium of Bacillus siamensis strain c11. The three solutions obtained from feather degradation had a significant effect (p < 0.01) on lettuce fresh weight, lettuce dry weight, and fresh root weight. The results showed that the lettuce fresh weight increased by 28.8%, 26.1%, and 14.1%, using Bacillus methylotrophicus (gh1), Bacillus velezensis (b1), and Bacillus siamensis (c11) respectively, compared to the control. In addition, the lettuce dry weight increased by 25.7%, 19.9%, and 15.2%, with the aid of gh1, b1, and c11 treatments, respectively, compared to the control. The results showed that using keratinase-producing bacteria, feather degradation could be increased, and the obtained product can be used as a growth stimulant for lettuce.

    Keywords: Free amino acid, Growth stimulant, Keratin, soil