دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

 آمار

تعداد نشریات14
تعداد شماره‌ها674
تعداد مقالات7,006
تعداد مشاهده مقاله10,321,342
تعداد دریافت فایل اصل مقاله9,519,596
پزشک نژاد, پوریا, قربانی نصرآبادی, رضا, صادقی ماهونک, علیرضا. (1404). اثر فرمولاسیون‌های کپسولی حاوی باسیلوس سوبتیلیس بر زنده‌مانی، رهایش کنترل‌شده و ماندگاری باکتری در شرایط آزمایشگاهی. , 15(3), 119-137. doi: 10.22069/ejsms.2025.23603.2194
پوریا پزشک نژاد; رضا قربانی نصرآبادی; علیرضا صادقی ماهونک. "اثر فرمولاسیون‌های کپسولی حاوی باسیلوس سوبتیلیس بر زنده‌مانی، رهایش کنترل‌شده و ماندگاری باکتری در شرایط آزمایشگاهی". , 15, 3, 1404, 119-137. doi: 10.22069/ejsms.2025.23603.2194
پزشک نژاد, پوریا, قربانی نصرآبادی, رضا, صادقی ماهونک, علیرضا. (1404). 'اثر فرمولاسیون‌های کپسولی حاوی باسیلوس سوبتیلیس بر زنده‌مانی، رهایش کنترل‌شده و ماندگاری باکتری در شرایط آزمایشگاهی', , 15(3), pp. 119-137. doi: 10.22069/ejsms.2025.23603.2194
پزشک نژاد, پوریا, قربانی نصرآبادی, رضا, صادقی ماهونک, علیرضا. اثر فرمولاسیون‌های کپسولی حاوی باسیلوس سوبتیلیس بر زنده‌مانی، رهایش کنترل‌شده و ماندگاری باکتری در شرایط آزمایشگاهی. , 1404; 15(3): 119-137. doi: 10.22069/ejsms.2025.23603.2194

اثر فرمولاسیون‌های کپسولی حاوی باسیلوس سوبتیلیس بر زنده‌مانی، رهایش کنترل‌شده و ماندگاری باکتری در شرایط آزمایشگاهی

مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
دوره 15، شماره 3، مهر 1404، صفحه 119-137    اصل مقاله (1.39 M)
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2025.23603.2194
نویسندگان
پوریا پزشک نژاد1؛ رضا قربانی نصرآبادی* 2؛ علیرضا صادقی ماهونک3
1دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان ایران
2دانشیار ، گروه علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان ایران
3استاد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.
چکیده
سابقه و هدف: افزایش جمعیت جهانی و نیاز به تولید بیش‌تر محصولات کشاورزی، همراه با کاهش کیفیت خاک و منابع آبی، چالش‌های مهمی در کشاورزی پایدار ایجاد کرده است. ازاین‌رو، استفاده از باکتری‌های محرک رشد گیاه به‌عنوان مکملی برای کودهای شیمیایی و نیز کاهش مصرف آنها مورد توجه قرار گرفته است. این باکتری‌ها نقش مهمی در بهبود رشد گیاه، افزایش حاصلخیزی خاک و کاهش تنش‌های محیطی دارند. بااین‌حال، زنده‌مانی این باکتری‌ها در شرایط مزرعه به دلیل عوامل نامساعد محیطی مانند خشکی، شوری کاهش می‌یابد. در این پژوهش، اثربخشی فرمولاسیون زیستی آلژینات سدیم - بنتونایت - نشاسته - نانو سیلیس بر پایداری کپسول، زنده‌مانی باکتری‌ محرک رشد گیاه` کپسوله شده و کنترل آزادسازی آن‌ در محیط بررسی شد.
مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش، ابتدا سوسپانسیون باکتریایی با استفاده از محیط کشت نوترینت براث تهیه شد. سپس، کپسول‌ها با ترکیب آلژینات سدیم، بنتونایت، نشاسته و نانو سیلیس به روش قطره‌ای در محلول کلرید کلسیم دو درصد، در فرمولاسیون‌های مختلف به دست آمد. پارامترهای فیزیکی و زیستی از جمله اندازه قطر کپسول‌، میزان انبساط‌پذیری، میزان زیست‌تخریب‌پذیری، کارایی کپسوله سازی باکتری توسط فرمولاسیون‌، زنده‌مانی باکتری‌، نرخ آزادسازی باکتری‌ و میزان ماندگاری سلول‌های باکتری ارزیابی شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که افزودن بنتونایت به فرمولاسیون، موجب افزایش استحکام مکانیکی کپسول‌ و کاهش نرخ زیست‌تخریب‌پذیری آن‌ها شد. کپسول‌های حاوی بنتونایت و نشاسته نسبت به تیمار شاهد (CK) ، کاهش قطر کمتری را پس از فرایند خشک‌شدن نشان دادند که بیانگر افزایش پایداری آن‌ها بود. میزان انبساط‌پذیری در کپسول‌های دارای بنتونایت بیش‌تر از تیمار‌های بدون آن بود که نشان می‌دهد این ترکیب توانایی جذب آب را افزایش داده و ساختار ژلی پایدارتری ایجاد می‌کند. تعداد سلول‌ باکتری‌های زنده درون کپسول‌ نیز تحت‌تأثیر نوع فرمولاسیون قرار گرفت به به‌طوری‌که در فرمولاسیون‌های بدون بنتونایت (CK و A)، تعداد جمعیت باکتری‌ بیش‌تری پس از کپسوله‌سازی در آزمون سنجش میزان زنده‌مانی باکتری‌ مشاهد شد، اما در بلندمدت (90 روز) در آزمون میزان ماندگاری سلول‌های باکتری، روند کاهش جمعیت باکتری‌ در این فرمولاسیون‌ها (CK و A) بیش‌تر بود. در مقابل، در فرمولاسیون‌های حاوی بنتونایت و نشاسته، میزان آزادسازی باکتری کندتر و پایدارتر بود و جمعیت باکتری‌های زنده پس از 90 روز نگهداری، مقدار بالاتری در مقایسه با فرمولاسیون بدون بنتونایت و نشاسته و تیمار بدون کپسوله‌سازی (Free cell) نشان داد.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از فرمولاسیون آلژینات سدیم - بنتونایت - نشاسته - نانو سیلیس می‌تواند یک روش کارآمد برای افزایش زنده‌مانی و طول عمر باکتری‌های محرک رشد گیاه در محیط‌های آزمایشگاهی باشد. ترکیب بنتونایت موجب بهبود استحکام مکانیکی و کاهش زیست‌تخریب‌پذیری و کنترل نرخ آزادسازی باکتری در کپسول‌ها شد، درحالی‌که نشاسته به‌عنوان یک ماده حفاظتی باعث بهبود زنده‌مانی باکتری‌ها شد. بنابراین به نظر می رسد این فناوری در آینده می‌تواند به‌عنوان 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.
کلیدواژه‌ها
باکتری‌های محرک رشد گیاه؛ کپسوله سازی؛ آلژینات سدیم؛ بنتونایت
مراجع
 Shabaan, M., Asghar, H. N., Zahir, Z. A., Zhang, X., Sardar, M. F., & Li, H. (2022). Salt-tolerant PGPR confer salt tolerance to maize through enhanced soil biological health, enzymatic activities, nutrient uptake and antioxidant defense.

  1. Saiz-Rubio, V., & Rovira-Más, F. (2020). From smart farming towards agriculture 5.0: A Review on Crop Data Management. Agronomy, 10(2), Article 2. doi.org/10.3390/agronomy10020207
  2. Long, X., Luo, Y., Sun, H., & Tian, G. (2018). Fertilizer using intensity and environmental efficiency for China’s agriculture sector from 1997 to 2014. Natural Hazards, 92(3), 1573–1591. doi.org/10.1007/s11069-018-3265-4
  3. Jalal, A., Filho, M. C. M. T., da Silva, E. C., da Silva Oliveira, C. E., Freitas, L. A., & do Nascimento, V. (2022). Plant Growth-Promoting Bacteria and Nitrogen Fixing Bacteria: Sustainability of Non-legume Crops. In D. K. Maheshwari, R. Dobhal, & S. Dheeman (Eds.), Nitrogen Fixing Bacteria: Sustainable Growth of Non-legumes (pp. 233–275). Springer Nature. doi.org/10.1007/978-981-19-4906-7_11
  4. Hashem, A., Tabassum, B., & Abd_Allah, E. F. (2019). Bacillus subtilis: A plant-growth promoting rhizobacterium that also impacts biotic stress. Saudi journal of biological sciences, 26(6), 1291-1297. doi.org/10.1016/j.sjbs.2019.05.004
  5. Szopa, D., Mielczarek, M., Skrzypczak, D., Izydorczyk, G., Mikula, K., Chojnacka, K., & Witek-Krowiak, A. (2022). Encapsulation efficiency and survival of plant growth-promoting microorganisms in an alginate-based matrix – A systematic review and protocol for a practical approach. Industrial Crops and Products, 181, 114846. doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.114846
  6. Rojas-Sánchez, B., Guzmán-Guzmán, P., Morales-Cedeño, L. R., Orozco-Mosqueda, M. del C., Saucedo-Martínez, B. C., Sánchez-Yáñez, J. M., Fadiji, A. E., Babalola, O. O., Glick, B. R., & Santoyo, G. (2022). Bioencapsulation of microbial inoculants: mechanisms, formulation types and application techniques. Applied Biosciences, 1(2), Article 2. doi.org/10.3390/applbiosci1020013
  7. Balla, A., Silini, A., Cherif-Silini, H., Chenari Bouket, A., Alenezi, F. N., & Belbahri, L. (2022). Recent advances in encapsulation techniques of plant growth-promoting microorganisms and their prospects in the sustainable Aagriculture. Applied Sciences, 12(18), Article 18. doi.org/10.3390/app12189020
9.Simó, G., Fernández‐Fernández, E., Vila‐Crespo, J., Ruipérez, V., & Rodríguez‐Nogales, J. M. (2017). Research progress in coating techniques of alginate gel polymer for cell encapsulation. Carbohydrate Polymers, 170, 1–14. doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.04.013

  1. Desoky, E.-S. M., Mansour, E., El-Sobky, E.-S. E. A., Abdul-Hamid, M. I., Taha, T. F., Elakkad, H. A., Arnaout, S. M. A. I., Eid, R. S. M., El-Tarabily, K. A., & Yasin, M. A. T. (2021). Physio-biochemical and agronomic responses of faba beans to exogenously applied nano-silicon under drought stress conditions. Frontiers in Plant Science, 12. doi.org/10.3389/fpls.2021.637783
  2. de Moraes, A. C. P., & Lacava, P. T. (2022). Use of silicon and nano-silicon in agro-biotechnologies. In H. Etesami, A. H. Al Saeedi, H. El-Ramady, M. Fujita, M. Pessarakli, & M. Anwar Hossain (Eds.), Silicon and Nano-silicon in Environmental Stress Management and Crop Quality Improvement (pp. 55–65). Academic Press. doi.org/10.1016/B978-0-323-91225-9.00017-0
  3. Adam, W., Lukacs, Z., Kahle, C., Saha-Möller, C. R., & Schreier, P. (2001). Biocatalytic asymmetric hydroxylation of hydrocarbons by free and immobilized Bacillus megaterium cells. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 11(4), 377–385. doi.org/10.1016/S1381-1177(00)00028-X
  4. Zhang, W., Zheng, L., Lang, D., Zhang, X., Ma, X., Li, X., & Zhang, X. (2023). Eco-friendly bio-encapsulation from sodium alginate-trehalose-kaolin and its performance evaluation in improving plant growth under salt or/and drought conditions. International Journal of Biological Macromolecules, 225, 123–134. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.12.009
  5. He, Y., Wu, Z., Tu, L., Han, Y., Zhang, G., & Li, C. (2015). Encapsulation and characterization of slow-release microbial fertilizer from the composites of bentonite and alginate. Applied Clay Science, 109–110, 68–75. doi.org/10.1016/j.clay.2015.02.001
  6. Li, X., Wu, Z., He, Y., Ye, B.-C., & Wang, J. (2017). Preparation and characterization of monodisperse microcapsules with alginate and bentonite via external gelation technique encapsulating Pseudomonas putida Rs-198. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. doi: 10.1080/09205063.2017.1335075.
  7. Hafezi Ghehestani, M. M., Azari, A., Rahimi, A., Maddah-Hosseini, S., & Ahmadi-Lahijani, M. J. (2021). Bacterial siderophore improves nutrient uptake, leaf physiochemical characteristics, and grain yield of cumin (Cuminum cyminum L.) ecotypes. Journal of Plant Nutrition, 44(12), 1794–1806. doi.org/10.1080/01904167.2021.1884703
  8. Rani, U., & Kumar, V. (2019). Microbial bioformulations: present and future aspects. In R. Prasad, V. Kumar, M. Kumar, & D. Choudhary (Eds.), Nanobiotechnology in Bioformulations (pp. 243–258). Springer International Publishing. doi.org/10.1007/978-3-030-17061-5_10
  9. Brar, S. K., Verma, M., Tyagi, R. D., & Valéro, J. R. (2006). Recent advances in downstream processing and formulations of Bacillus thuringiensis based biopesticides. Process Biochemistry, 41(2), 323–342. doi.org/10.1016/j.procbio.2005.07.015
  10. Bashan, Y., de-Bashan, L. E., Prabhu, S. R., & Hernandez, J.-P. (2014). Advances in plant growth-promoting bacterial inoculant technology: Formulations and practical perspectives (1998–2013). Plant and Soil, 378(1), 1–33. doi.org/10.1007/s11104-013-1956-x
  11. Forni, C., Duca, D., & Glick, B. R. (2017). Mechanisms of plant response to salt and drought stress and their alteration by rhizobacteria. Plant and Soil, 410(1), 335–356. doi.org/10.1007/s11104-016-3007-x
  12. Chaudhary, T., Dixit, M., Gera, R., Shukla, A. K., Prakash, A., Gupta, G., & Shukla, P. (2020). Techniques for improving formulations of bioinoculants. 3 Biotech, 10(5), 199. doi.org/10.1007/s13205-020-02182-9
  13. Brahmaprakash, G. P., Sahu, P. K., Lavanya, G., Gupta, A., Nair, S. S., & Gangaraddi, V. (2020). Role of additives in improving efficiency of bioformulation for plant growth and development. In Frontiers in Soil and Environmental Microbiology. CRC Press.
23.Wu, Z., Guo, L., Qin, S., & Li, C. (2012). Encapsulation of R. planticola Rs-2 from alginate-starch-bentonite and its controlled release and swelling behavior under simulated soil conditions. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 39(2), 317–327. doi.org/10.1007/s10295-011-1028-2

  1. Schoebitz, M., López, M. D., & Roldán, A. (2013). Bioencapsulation of microbial inoculants for better soil–plant fertilization. A review. Agronomy for Sustainable Development, 33(4), 751–765. doi.org/10.1007/s13593-013-0142-0
  2. Magan, N. (2001). Physiological approaches to improving the ecological fitness of fungal biocontrol agents. In Fungi as biocontrol agents: Progress, problems and potential (pp. 239–251). doi.org/10.1079/9780851993560.0239
  3. Schoebitz, M., Simonin, H., & Poncelet, D. (2012). Starch filler and osmoprotectants improve the survival of rhizobacteria in dried alginate beads. Journal of Microencapsulation. doi:10.3109/02652048.2012.665090
  4. Vassilev, N., Vassileva, M., Martos, V., Garcia del Moral, L. F., Kowalska, J., Tylkowski, B., & Malusá, E. (2020). Formulation of microbial inoculants by encapsulation in natural polysaccharides: Focus on beneficial properties of carrier additives and derivatives. Frontiers in Plant Science, 11. doi.org/10.3389/fpls.2020.00270
  5. Nayana, A. R., Joseph, B. J., Jose, A., & Radhakrishnan, E. K. (2020). Nanotechnological advances with PGPR applications. In S. Hayat, J. Pichtel, M. Faizan, & Q. Fariduddin (Eds.), Sustainable Agriculture Reviews 41: Nanotechnology for Plant Growth and Development (pp. 163–180). Springer International Publishing. doi.org/10.1007/978-3-030-33996-8_9
  6. Panichikkal, J., Prathap, G., Nair, R. A., & Krishnankutty, R. E. (2021). Evaluation of plant probiotic performance of Pseudomonas sp. encapsulated in alginate supplemented with salicylic acid and zinc oxide nanoparticles. International Journal of Biological Macromolecules, 166, 138–143. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.110
  7. Saberi-Rise, R., & Moradi-Pour, M. (2020). The effect of Bacillus subtilis Vru1 encapsulated in alginate – bentonite coating enriched with titanium nanoparticles against Rhizoctonia solani on bean. International Journal of Biological Macromolecules, 152, 1089–1097. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.197
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 153
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 108


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب